JP2018024056A

JP2018024056A - 小口径穴あけ加工用エントリーボードおよび小口径穴あけ加工方法

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Publication number: JP2018024056A
Application number: JP2016157293A
Authority: JP
Inventors: 知治三塚; Tomoharu Mitsuzuka
Original assignee: SHOHOKU LAMINATE CO Ltd
Current assignee: SHOHOKU LAMINATE CO Ltd
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-08-10
Also published as: JP6707232B2

Abstract

【課題】プリント配線板等の被加工物にドリルによって小口径の穴をあける際に、穴位置の精度をさらに向上させることが可能である小口径穴あけ加工用エントリーボードおよび小口径穴あけ加工方法を提供する。【解決手段】小口径穴あけ加工用エントリーボードは、複数枚のアルミニウム箔を貼り合わせたアルミニウム箔複合材からなる。ドリル入側のアルミニウム箔の硬度がドリル出側のアルミニウム箔の硬度よりも小さくなされている。ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）が、同アルミニウム箔の圧延方向において１５〜２３μｍであり、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において２０〜４８μｍである。【選択図】図１

Description

この発明は、プリント配線板等の被加工物にドリルによって小口径の穴をあける際に用いられるエントリーボード、および同エントリーボードを用いた小口径穴あけ加工方法に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語には、純アルミニウムの他、アルミニウム合金が含まれるものとする。

例えば、通信機器やＯＡ機器等に用いられるプリント配線板は、配線パターンの微細化、高密度化、多層化に伴って、同板に形成される穴（ビア）の小口径化および位置精度の向上が要求されている。
プリント配線板に穴をあける場合、一般に、バックアップボード（捨て板）の上に複数枚のプリント配線板を積み重ねるとともに、その最上位のプリント配線板の上にエントリーボードを重ねて配置し、この状態で上方からドリルによってエントリーボードおよびプリント配線板に穴あけ加工を行う方法が採用されている。
ここで、エントリーボードは、当て板として、ドリルの食いつきをよくすると共に、プリント配線板の表面の加工時の損傷や、穴の周縁にバリが発生するのを防止する目的で使用されるものであり、従来は、アルミニウム単板よりなるものが用いられてきた。

ところで、プリント配線板の穴が小口径化すると、それに応じて穴あけ用のドリルの径が小さくなるが、その場合、エントリーボードがアルミニウム単板製であると、ドリルがエントリーボード表面で横滑りしやすく、穴位置の精度が損なわれると共に、ドリルの折損が多発する。そのため、プリント配線板の積み重ね枚数を多くできず、生産性が高められないという問題があった。

そこで、小口径穴あけ用エントリーボードとして、下記の特許文献１記載のものが提案された。このエントリーボードは、複数枚のアルミニウム箔を貼り合わせたアルミニウム箔複合材からなり、ドリル入側のアルミニウム箔の硬度がドリル出側のアルミニウム箔の硬度よりも小さくなされているものである。
上記のエントリーボードによれば、ドリル入側のアルミニウム箔として相対的に柔らかい材質のものが用いられているので、表面におけるドリルの食いつきが良く、またドリルの横滑りが抑制されて、穴位置の精度が向上するとともに、ドリルの折損が減少する。また、上記のエントリーボードによれば、ドリル出側のアルミニウム箔として相対的に硬度の高い材質が用いられているので、バリの発生が抑制され、１工程で穴あけ加工するプリント配線板の枚数を多くしても問題が生じ難く、高い生産性が得られる。

特開平９−２１６１９８号公報

ところで、プリント配線板の配線パターンの微細化、高密度化のニーズは益々アップしており、それに伴って、同板に形成される穴の位置精度も、より高いレベルで要求されるようになっている。
しかしながら、上述したアルミニウム箔複合材製のエントリーボードの場合、アルミニウム箔の硬度の調整のみによって穴位置精度を向上させるのは一定の限界があり、より高い穴位置精度を得るのは困難であった。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プリント配線板等の被加工物にドリルによって小口径の穴をあける際に、穴位置精度をさらに向上させることが可能である小口径穴あけ加工用エントリーボードおよび小口径穴あけ加工方法を提供することを目的としている。

この発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

１）複数枚のアルミニウム箔を貼り合わせたアルミニウム箔複合材からなり、ドリル入側のアルミニウム箔の硬度がドリル出側のアルミニウム箔の硬度よりも小さくなされており、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）が、同アルミニウム箔の圧延方向において１５〜２３μｍであり、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において２０〜４８μｍである、小口径穴あけ加工用エントリーボード。

２）ドリル入側のアルミニウム箔の表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が、同アルミニウム箔の圧延方向において１．１〜１．２５μｍであり、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において０．６〜０．７５μｍである、上記１）の小口径穴あけ加工用エントリーボード。

３）積み重ねられた複数枚のプリント配線板の上に、上記１）または２）の小口径穴あけ加工用エントリーボードを重ねて配置し、これらのエントリーボードおよびプリント配線板に、上方からドリルによって口径０．１〜１．０ｍｍの穴をあける、小口径穴あけ加工方法。

上記１）の小口径穴あけ加工用エントリーボードによれば、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）を、同アルミニウム箔の圧延方向において１５〜２３μｍとし、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において２０〜４８μｍとすることにより、ドリル入側のアルミニウム箔の表面に当たるドリル先端の位置ズレが抑えられ、それによって穴位置精度が著しく向上する。
ここで、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）は、同表面の粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、１つの山およびそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和を求め、平均値を表したものである。

上記２）の小口径穴あけ加工用エントリーボードによれば、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）を、同アルミニウム箔の圧延方向において１．１〜１．２５μｍとし、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において０．６〜０．７５μｍとすることにより、ドリル入側のアルミニウム箔の表面に刺さるドリル先端の角度がより垂直に近くなるので、ドリル先端の摩耗が低減され、ドリルの破損も防止される。
ここで、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は、同表面の粗さ曲線からその平均線の方向に抜き取った基準長さにおいて、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を表したものである。

上記３）の小口径穴あけ加工方法によれば、プリント配線板に形成される穴の位置精度を大きく向上させることができ、また、ドリル先端の摩耗が低減され、ドリルの破損も防止される。

この発明による小口径穴あけ加工用エントリーボードの部分拡大断面図である。この発明による小口径穴あけ加工方法の１工程を示す断面図である。実施例１および比較例１の小口径穴あけ加工用エントリーボードについてのＲｓｍの測定値を示すグラフであって、(ａ)は圧延方向の測定値であり、（ｂ）は圧延方向と直角をなす方向の測定値である。実施例１および比較例１の小口径穴あけ加工用エントリーボードについてのＲｚｊｉｓの測定値を示すグラフであって、(ａ)は圧延方向の測定値であり、（ｂ）は圧延方向と直角をなす方向の測定値である。

次に、図面を参照して、この発明の実施形態を以下に説明する。

図１は、この発明による小口径穴あけ加工用エントリーボードを示す。このエントリーボードは、ドリルによってプリント配線板に穴（ビア）を形成する際の当て板として用いられるものである。
図１を参照すると、エントリーボード(1)は、２枚のアルミニウム箔(11)(12)を貼り合わせたアルミニウム箔複合材(10)よりなる。
このアルミニウム箔複合材(10)は、ドリル入側（図１の上側）のアルミニウム箔(11)の硬度が、ドリル出側（図１の下側）のアルミニウム箔(12)の硬度よりも小さいものとなされている。

ドリル入側のアルミニウム箔(11)の材質は、特に限定されないが、好ましくは、Ａ８０２１やＡ８０７９等の８０００系アルミニウム合金が用いられる。
同アルミニウム箔(11)の厚さは、使用するドリルの径等に応じて適宜設定されるが、通常５〜１００μｍとなされ、特にドリルの径が１．０ｍｍ以下の場合には、５〜５０μｍとなされるのが好ましい。
同アルミニウム箔(11)のマイクロビッカース硬度（Ｈｖ）は、通常２０〜５０、好ましくは２５〜４０となされる。これにより、ドリルの食いつきが良くなって、先端の横滑りが防止されるので、穴位置精度の向上に寄与し、また、ドリルの折損が抑制される。

ドリル入側のアルミニウム箔(11)の表面（図１の上面）は、以下のような条件を満たすマット面によって構成されている。
すなわち、同アルミニウム箔(11)の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）は、圧延方向において１５〜２３μｍ（好ましくは、１５〜２０μｍ）であり、圧延方向と直角をなす方向において２０〜４８μｍ（好ましくは、２５〜４５μｍ）である。アルミニウム箔(11)表面の上記Ｒｓｍ値は、例えば上記特許文献１記載のエントリーボードで用いられているＡ１Ｎ３０やＡ３００３よりなるドリル入側アルミニウム箔表面のＲｓｍ値と比べると、小さい、すなわち、前者の表面の方が細かい凹凸を有するものであることを示している。そのため、ドリル入側のアルミニウム箔(11)の表面に当たるドリル先端の位置ズレが効果的に抑えられ、それによって穴位置精度が著しく向上する。
次に、同アルミニウム箔(11)の表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は、圧延方向において１．１〜１．２５μｍ（好ましくは、１．１〜１．２μｍ）であり、圧延方向と直角をなす方向において０．６〜０．７５μｍ（好ましくは、０．６〜０．７μｍ）である。アルミニウム箔(11)表面の上記Ｒｚｊｉｓ値は、例えばＡ１Ｎ３０やＡ３００３よりなるアルミニウム箔表面のＲｚｊｉｓ値と比べて、小さい、すなわち、前者の表面の方が凹凸が浅いことを示している。そのため、アルミニウム箔(11)表面に当たるドリル先端の角度がより垂直に近くなるので、ドリル先端の摩耗が低減され、ドリルの破損も防止される。

ドリル出側のアルミニウム箔(12)の材質も特に限定されないが、例えば、Ａ３００３、Ａ３００４等の３０００系アルミニウム合金や、Ａ５１８２等の５０００系アルミニウム合金が用いられる。
同アルミニウム箔(12)の厚さは、アルミニウム箔複合材(10)全体として要求される厚さに応じて適宜設定される。すなわち、エントリーボード(1)を構成するアルミニウム箔複合材(10)の好適な厚さは、使用するドリルの径に応じて適宜設定され、具体的には、ドリル径が大きい場合、同厚さを大きくし、ドリル径が小さい場合、同厚さを小さくする必要がある。例えば、ドリル径が０．５ｍｍ以下の場合、エントリーボード(1)の厚さ、すなわち、アルミニウム箔複合材(10)の全体厚さは、３０〜２００μｍ程度、より好ましくは５０〜１５０μｍ程度となされる。したがって、ドリル出側のアルミニウム箔(12)の厚さは、ドリル入側のアルミニウム箔(11)の厚さが決まれば、これをアルミニウム箔複合材(10)の全体厚さから減じることによって求められ、通常３０〜２００μｍ程度となされる。
また、ドリル出側のアルミニウム箔(12)のマイクロビッカース硬度（Ｈｖ）は、５０〜１４０となされ、好ましくは６５〜１４０となされる。これにより、発生するバリの高さが抑えられる。

上記２枚のアルミニウム箔(11)(12)は、接着剤層(13)を介して貼り合せられている。接着剤層(13)を構成する接着剤としては、穴あけ加工時の発熱による融着が起こらない、例えば、熱硬化性のアクリル樹脂系、ポリアミド樹脂系、ゴム系、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系などの接着剤が好適に用いられ、より好ましくは、接着性能およびコストの面で有利なウレタン樹脂系の接着剤が用いられる。接着剤の使用量も特に限定されないが、通常１〜５ｇ／ｍ^２程度となされる。

なお、上記実施形態のエントリーボード(1)は、２枚のアルミニウム箔(11)(12)を貼り合せてなるアルミニウム箔複合材(10)によって構成されているが、これに限らず、上記２枚のアルミニウム箔(11)12)の間に１枚以上のアルミニウム箔を介在させた３層以上のアルミニウム箔複合材をエントリーボードとして用いてもよい。
また、図示は省略したが、上記エントリーボード(1)のドリル入側のアルミニウム箔(11)の表面に、ポリエチレングリコールを主成分とする潤滑層を形成してもよい。この潤滑層が、回転するドリルとの間の摩擦熱で溶融し、その潤滑作用によって切削抵抗が低減することにより、穴位置精度がさらに向上し、ドリルの折損も抑制される。

図２は、この発明による小口径穴あけ加工方法の１工程を示すものである。この方法は、プリント配線板にドリルによって穴（ビア）を形成するためのものである。
図２に示すように、まず、バックアップボード(3)の上に、複数枚（ここでは３枚）のプリント配線板(4)を重ねて配置し、さらに最上位のプリント配線板(4)の上に、上記エントリーボード(1)を重ねて配置する。
そして、この状態で、上方からドリル(4)によってエントリーボード(1)およびプリント配線板(2)に穴あけ加工を行う。
こうして、各プリント配線板(2)に所要の穴(21)が形成される。

プリント配線板(2)としては、適宜のものが用いられ、その材質や厚さは特に限定されない。
プリント配線板(2)の重ね枚数は、形成される穴(21)の口径、ドリル(4)の性能、穴位置精度およびバリの発生の程度等に応じて適宜設定されるが、この発明によるエントリーボード(1)を用いた場合、例えば、３枚程度まで重ねても、穴位置精度が損なわれることなく、高い生産性が得られる。

バックアップボード(3)の材質は特に限定されないが、例えば、紙−フェノール樹脂積層材が用いられる。
また、バックアップボード(3)の厚さは、ドリル(4)のサイズや１工程で穴あけ加工を行うプリント配線板(2)の重ね枚数等に応じて適宜設定される。

ドリル(4)についても、プリント配線板(2)の材質・厚さや、これに形成される穴(21)の口径等に応じて、適宜のものが使用され、特に限定されない。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、この発明は、これに限定されるものではない。

［実施例１］
Ａ８０２１の軟質材よりなる厚さ３０μｍのドリル入側アルミニウム箔と、Ａ３００４の硬質材よりなる厚さ１２０μｍのドリル出側アルミニウム箔とを、１．５±０．５ｇ／ｍ^２の量のウレタン樹脂系接着剤を用いて貼り合せることにより、アルミニウム箔複合材を形成し、これを実施例１のエントリーボードとした。

［比較例１]
Ａ１Ｎ３０の軟質材よりなる厚さ３０μｍのドリル入側アルミニウム箔と、Ａ３００４の硬質材よりなる厚さ１２０μｍのドリル出側アルミニウム箔とを、１．５±０．５ｇ／ｍ^２の量のウレタン樹脂系接着剤を用いて貼り合せることにより、アルミニウム箔複合材を形成し、これを比較例１のエントリーボードとした。

［比較例２］
Ａ１Ｎ３０の硬質材よりなる厚さ１５０μｍのアルミニウム単板を用意し、これを比較例２のエントリーボードとした。

［表面状態の測定］
次に、実施例１および比較例１のエントリーシートについて、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）および十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）を測定した。測定は、それぞれのシートについて１５枚ずつ行った。また、Ｒｓｍ、Ｒｚｊｉｓは、それぞれ、アルミニウム箔の圧延方向（０°）と、同圧延方向と直角をなす方向（９０°）について測定した。
なお、比較例２については、比較例１と同一の結果が得られると考えられるので、測定を省略した。

結果は、図３および図４のグラフに示す通りである。なお、これらのグラフ中、横軸が測定したエントリーシートのナンバーを示しており、縦軸が各エントリーシートのＲｓｍ値、Ｒｚｊｉｓ値を示している。
まずＲｓｍ値については、図３のグラフに示すように、実施例１の場合、０°で約１５〜２１μｍ、９０°で約３０〜４５μｍであるのに対して、比較例１では、０°で約２５〜３４μｍ、９０°で約５０〜７０μｍであって、前者の方が小さい、すなわち、凹凸の間隔が狭くて細かいことがわかる。
次に、Ｒｚｊｉｓ値は、図４のグラフに示すように、実施例１が、０°で約１．１〜１．２μｍ、９０°で約０．６５〜０．７μｍであるのに対して、比較例１では、０°で約１．３〜１．５μｍ、９０°で約０．８〜０．９μｍであり、前者の方が小さい、すなわち、凹凸の間隔が狭くて細かいことがわかる。

［穴位置精度評価］
次に、実施例１および比較例１，２のエントリーシートを用いて、上記穴あけ加工方法により、プリント配線板に穴を形成し、その穴位置精度を評価した。

評価条件は、以下の通りとした。
ドリル径：０．３ｍｍ
プリント配線板：パナソニック社製ＦＲ−４Ｒ１５６６６層板（板厚１．６ｍｍ）
プリント配線板重ね枚数：３枚
回転数：１２０ｋｒｐｍ
送り速度：１．８ｍ／ｍｉｎ
チップロード：１５μｍ／ｒｅｖ
上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ
ヒット数：３０００
バックアップボード：紙−フェノール樹脂積層板（板厚１．５ｍｍ）

評価結果を以下の表１に示す。なお、表１中の評価項目については、「Ａｖｇ＋３Ｓ（ａｖｇ）」の欄が、カッコ内のヒット数における穴飛び（単位：μｍ）を表しており、また、「ＭＡＸ」の欄が、カッコ内のヒット数における最大穴飛び（単位：μｍ）を表している。

表１に示す通り、実施例１のエントリーボードを使用してプリント配線板に穴をあけた場合、比較例１，２のエントリーボードを使用した場合と比べて、いずれの評価項目においても、穴位置精度が大幅に向上した。

この発明による小口径穴あけ加工用エントリーボードは、被加工物、特にプリント配線板に、ドリルによって小口径の穴をあける際に好適に適用される。

(1)：小口径穴あけ加工用エントリーボード
(10)：アルミニウム箔複合材
(11)：ドリル入側のアルミニウム箔
(12)：ドリル出側のアルミニウム箔
(13)：接着剤層
(2)：プリント配線板（被加工物）
(21)：穴
(3)：バックアップボード
(4)：ドリル

Claims

複数枚のアルミニウム箔を貼り合わせたアルミニウム箔複合材からなり、ドリル入側のアルミニウム箔の硬度がドリル出側のアルミニウム箔の硬度よりも小さくなされており、ドリル入側のアルミニウム箔の表面の凹凸の平均間隔（Ｒｓｍ）が、同アルミニウム箔の圧延方向において１５〜２３μｍであり、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において２０〜４８μｍである、小口径穴あけ加工用エントリーボード。
ドリル入側のアルミニウム箔の表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が、同アルミニウム箔の圧延方向において１．１〜１．２５μｍであり、同アルミニウム箔の圧延方向と直角をなす方向において０．６〜０．７５μｍである、請求項１記載の小口径穴あけ加工用エントリーボード。
積み重ねられた複数枚のプリント配線板の上に、請求項１または２記載の小口径穴あけ加工用エントリーボードを重ねて配置し、これらのエントリーボードおよびプリント配線板に、上方からドリルによって口径０．１〜１．０ｍｍの穴をあける、小口径穴あけ加工方法。