JP2529809B2 - 小径穴加工方法及びそのための装置 - Google Patents

小径穴加工方法及びそのための装置

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JP2529809B2
JP2529809B2 JP5135643A JP13564393A JP2529809B2 JP 2529809 B2 JP2529809 B2 JP 2529809B2 JP 5135643 A JP5135643 A JP 5135643A JP 13564393 A JP13564393 A JP 13564393A JP 2529809 B2 JP2529809 B2 JP 2529809B2
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和夫 大場
好範 嶋
章 大場
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  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の小径穴加工の切
粉詰まり処理並びに内壁荒れの除去を高速で確実に行う
方法及びそのための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子機器の基板材料である両面銅
貼りのガラス繊維入りエポキシ樹脂基板の穴明け加工
は、0.3mm以上の穴を加工することが多く、発生す
る切粉は超音波洗滌などの方法で除去することが普通で
あった。しかし、最近では配線も微細パターン化して、
高密度、多層化となってきており、スルーホール径も
0.25mmから0.1mm程度と細径の穴径となり、
ドリル刃の摩耗、折損などの問題もあって、切粉詰まり
や内壁荒れ、バリ発生が多く、超音波洗滌方法では切粉
排除、内壁荒れやバリ除去は不可能になってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
小径穴内の切粉処理、内壁面の平滑性、バリの除去など
が短時間で確実にできる方法及びそのための装置を提供
せんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、材料の小径穴を介して対向させた導電性回転電
極間でプラズマ放電させ、その際に発生する衝撃波、熱
エネルギーにより上記課題を解決し得ることを知見し、
本発明に至った。
【0005】すなわち、本発明は小径穴を有する被加工
材料の両側に導電性回転電極を配置し、この電極に電圧
を印加し気圧10ないし2×103Torr下でプラズ
マ放電処理して、被加工材料の小径穴を加工することを
特徴とする材料の小径穴加工方法である。
【0006】本発明は、又、被加工材料の搬送装置、該
材料の小径穴をプラズマ放電加工するための前記搬送装
置をはさんで両側に配置された導電性回転電極からなる
材料の小径穴加工装置である。
【0007】図1は本発明の小径穴加工装置の概略図
で、図1左側が平面図、右側が側面図である。図1中、
1は被加工材料、2,3はコンベアをはさんで対向して
配置した導電性回転電極、4は小径穴放電処理装置、5
はローラーコンベア、6は押えローラー、7は電圧分配
装置、8は高電圧変圧器、9は入力電圧を示す。
【0008】ローラーコンベア5により小径穴を有する
被加工材料1が小径穴放電処理装置4内に搬入される。
前記放電処理装置内で被加工材料1の小径穴がコンベア
をはさんで対向して配置された導電性回転電極2,3の
間に位置したとき、電極間でプラズマ放電が発生する。
小径穴はその際の衝撃波エネルギー等により処理され
る。放電処理装置内の対向電極は複数設置されるのが好
ましい。放電処理後、被加工材料はコンベアにより外部
へ搬出される。
【0009】本発明に使用する導電性回転電極は、上記
のように搬送装置上の小径穴を有する被加工材料をはさ
んで対向して配設され、それら電極の先端部間が被処理
材料の小径穴を介して接近したとき電極間にプラズマ放
電が生じ、その際の衝撃波、熱エネルギーにより穴内の
切粉の排出、内壁の平滑化、バリの除去などの効果を生
ぜしめる。とくに本発明においては導電性電極は回転式
であるため、その回転により電極間の先端部間の放電を
電極の全長にわたって、小径穴の位置にて発生すること
ができるので、被加工材料の小径穴が電極の全長にわた
って分布していても、電極の回転数を高速としたり、ま
た対向電極を複数段配設することによりもれなく迅速、
確実に小径穴の加工処理を行うことができる。
【0010】また、本発明において導電性回転電極は、
絶縁材によって2以上に分割し、各分割電極への放電電
圧を分配装置を介して供給することができる。この場合
には、放電の発生を同時に複数の箇所で確実に生起する
ことができる。衝撃波などの放電の際に発生するエネル
ギーは、放電開始後は次第に弱まる。そこで、電極を分
割することにより強力な放電エネルギーを同時に複数の
位置にて発生することができる。同様に電極が分割され
ていない場合でも放電は連続的に生起するよりも断続的
に起る方が効果的である。連続放電の場合にはそのエネ
ルギーは次第に低下して行くからである。回転電極間で
生じる放電が連続的か又は断続的となるかは電極の構造
による。
【0011】本発明に使用する電極には、導電性金属、
カーボン、あるいは導電性有機物など従来公知の材質が
使用できる。また、電極の先端部を白金やサーメット、
タングステンカーバイド、チタンカーバイドなどの金属
炭化物でコーティングしたものも好適に使用することが
できる。
【0012】次に本発明に使用する導電性回転電極の形
状的構造について説明する。本発明に使用する電極は回
転式であり、円筒形状で搬送装置をはさんで対向して配
置される。そして、その表面には各種の形状の凸部を有
し、その先端部間でプラズマ放電が発生する。放電状態
は、電極間隔、気圧、雰囲気、印加電圧にもよるが、回
転電極の形状によっても影響される。
【0013】図2〜23に本発明に使用する導電性回転
電極の好ましい形状を例示的に挙げる。(図では対向す
る電極の一方のみを示す)。
【0014】図2に示すものは、電極表面一面に小突起
を配設したものである。このような形状の回転電極は、
たとえば次のような方法で形成することができる。電極
表面に絶縁性の塗料を斑点状に塗装した後、これを電解
腐食させる方法、あるいはチタンなどの耐食性材料を斑
点状に蒸着し、これを腐食剤で処理するなどである。こ
の電極の特徴は、突起部分の電界強度が高く、放電は回
転電極の突起間で生じるが、回転につれて突起が移動す
るとともに放電も電極表面に沿って移動し、連続放電と
なり易い。もちろん突起の形状が先鋭化すれば断続的放
電となり易い。図3に示すものはワイヤーブラシ状のも
ので、先端部の電界強度は著しく高く、また、放電は電
極表面の針先端部と対極の針先端部間で生じ、電極の回
転につれて針の先端から他の針の先端へとパルス的に移
動するため断続的な放電となる。このためこのタイプの
回転電極を用いた場合には、初期放電電圧が高く、その
際に発生する衝撃波も大きい。図4に示すものは螺旋状
の凹凸を設けたねじ状電極であり、回転方向にもよるが
連続放電となり、放電点は回転とともに電極長手方向の
一方向に移動する。
【0015】図5に示す導電性回転電極は、交叉した螺
旋状の凹凸を設けたものでその特徴は、放電はどの回転
方向でも連続的に生じ、放電は回転とともに電極長手方
向の左右いずれの方向にも移動する。図6に示すものは
断面矩形状の歯を水平に対して角度をもって設けたもの
で、対向回転電極を同方向又は逆方向に回転することに
より、放電を連続又は断続的に発生させる。図7に示す
ものは、図6の歯を連続うず巻状に設けたもので、回転
により放電は断続し電極長手方向の左右に移動する。図
8に示すものは、ワイヤーをうず巻状に巻いたものをさ
らに円柱状に形成したものである。ワイヤー線間の接触
程度により連続放電又は断続放電となる。図9に示すも
のは図3に示したワイヤーブラシタイプのものを螺旋状
に設けたもので放電は断続し、左右に移動する。図1
0,11に示すものは図8に示したタイプの回転電極を
矩形状又は星形などの鋭角状の開口を有する管の中に挿
入し、その開口部から円弧状のワイヤーを突出させたも
のである。これらは断続放電とすることができる。とく
に図11のタイプでは開口鋭角部から突出したワイヤー
電極先端の電界強度が高くなり、放電間隔が短縮した断
続放電とすることができる。さらに図12,13に示す
ものは、回転電極の変形例で、無数の電極を有する導電
性ゴム状シートの先端部間で放電を発生させるものであ
る。図12はねじ状電極の回転により導電性シートが波
状運動し、放電点が移動するものである。また図13は
導電性ゴム状シート上をローラーを移動させて電極間隙
を変えて放電移動させるものである。なお、前記導電性
ゴムとしては、とくに制限はないが、導電性カーボンブ
ラックやAl,Ni,Ag等の金属の微粉末をシリコー
ンゴムに混合分散させたものがとくに好ましく、本発明
においてはこのような導電性ゴムを成形して表面に凸部
を形成したシートが用いられる。
【0016】そして、図14〜23に示すものは、前記
図1〜11の回転電極を絶縁材により分割したものであ
る。各分割電極には放電電圧を分配装置より供給するか
あるいは電気的パルス信号により電源を入、切すること
でそれぞれ断続的に供給することができる。
【0017】本発明に使用する処理雰囲気は、空気、非
酸化性ガス、反応ガス、蒸気のいずれかである。
【0018】例えば、被加工材料としてアルミナ基板や
シリコン基板のように耐熱、耐食性の良い材料を用いた
基板の場合は、例えば一般にセラミックスエッチング用
として使われるフッ化水素系ガス以外に水酸化ナトリウ
ムや水酸化カリウム水を50〜60℃に温め、アルカリ
蒸気とする。その雰囲気760Torr中で基板穴に対
してプラズマ放電処理を行うと、従来のフッ素酸エッチ
ングよりも3〜4倍も効率良く、細穴壁面のみのエッチ
ングができることがわかった。燃えやすい紙製品の如き
基板については、Ar、N2ガス雰囲気でプラズマ放電
処理すれば良いこともわかった。
【0019】この他、処理雰囲気は、空気、例えばA
r、He、N2などの非酸化性ガス、例えばCH4、CC
4、C22などの反応性ガス、例えばNaOH水蒸気
などの蒸気を適宜選択して適用する。
【0020】本発明において気圧の制御は重要で10T
orr未満では、基板材料の小径穴以外にも沿面放電が
生じ、グロー放電となり、目的とする穴のプラズマ放電
処理効率が悪くなるばかりでなく、プラズマ放電処理の
不必要な箇所まで処理することになってくる。又、2×
103Torrを超えるとプラズマ放電処理装置の高圧
化に問題が生じると共に放電も生じ難くなる。電極条件
も重要で、まず2極間の間隔は0.01〜50mmの範
囲がよい。0.01mm未満では現在最も薄い基板とし
て超LSI基板の厚さが0.005mm位であるので、
電極間隔は0.01が限度であり、また電極間隔が50
mmを超えると電極間のピーク電圧は50000V以上
必要となり基板材料の小径穴が10mm間隔の場合、放
電が電極に近い小径穴のみならず、遠い小径穴に分散す
るため、プラズマ放電処理効果が半減する。電圧変動率
が±2%であるから、49000Vが限界である。むし
ろ現状では小径穴の間隔は10mm以下であるから最大
ピーク電圧から電極間隔が決まり、50mmが最大間隔
である。電圧波形のτONは5μs未満では放電が生じ難
くなる。又、20sを超えるといかなる基板材料も部分
的に焼け焦げ現象を生じ、目的が達成されない。ピーク
電圧が10V未満ではプラズマ放電が発生し難く、生じ
たとしても単発的放電となり極めて不安定で処理効率は
低い。50000Vを超えると多数の小径穴に分散し効
率が低下するのみならず装置の安全性にも問題を生じて
くる。
【0021】本発明は小径穴を有する材料に対して適用
が可能であるが、とくに各種の基板材料に好適である。
【0022】
【実施例】導電性回転電極として図15に示すタイプを
採用し、これを絶縁材で8等分に分割した。この電極を
図1に示すような3段式とした装置を用いた。
【0023】厚さ1.6mm、縦33cm、横40cm
の銅貼りガラス繊維入り樹脂基板に、各一枚毎に直径
0.2mmの穴をそれぞれNCボール盤で全面に5mm
間隔で穴明け加工した。穴数は4500穴となったが、
ステップ加工中、430穴位から、切粉詰まりが著しく
なり、穴内壁荒れ、バリ発生も多くなった。
【0024】かかる基板をローラーコンベアにのせ、毎
秒2cm/secの移動速度で搬送した。放電処理条件
は雰囲気は空気中、760Torr、2極間間隔は8m
mとして、τONを10ms、ピーク電圧は12000V
にて、プラズマ放電処理を行った。その結果、穴内部の
切粉は殆どなく、穴内壁面もプラズマ放電により突出し
たガラス繊維などや樹脂のめくれ、突出しなどは溶融酸
化などで滑らかとなり、バリも殆どない状態となった。
【0025】
【発明の効果】本発明方法によれば、導電性回転電極を
使用したことにより、放電点を電極の全長にわたって小
径穴の位置にて発生することが可能であり、小径穴加工
における切粉詰まり、穴内壁面の平滑化、バリの除去を
効率よく確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の小径穴加工装置の概略図。
【図2】本発明に使用する回転電極の一例を示す説明
図。
【図3】同上
【図4】同上
【図5】同上
【図6】同上
【図7】同上
【図8】同上
【図9】同上
【図10】同上
【図11】同上
【図12】同上
【図13】同上
【図14】本発明に使用する分割された回転電極の一例
を示す説明図。
【図15】同上
【図16】同上
【図17】同上
【図18】同上
【図19】同上
【図20】同上
【図21】同上
【図22】同上
【図23】同上
【符号の説明】
1 被加材料 2,3 回転電極 4 小径穴放電処理装置 5 ローラーコンベア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋 好範 神奈川県川崎市麻生区王禅寺768番地15 (72)発明者 大場 章 埼玉県朝霞市宮戸3丁目12番89号 (56)参考文献 特開 昭62−271696(JP,A) 特公 昭30−7849(JP,B1)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 小径穴を有する被加工材料の両側に導電
    回転電極を配置し、この電極に電圧を印加し気圧10
    ないし2×103Torr下でプラズマ放電処理して、
    被加工材料の小径穴を加工することを特徴とする材料の
    小径穴加工方法。
  2. 【請求項2】 小径穴を有する被加工材料の搬送装置、
    該材料の小径穴をプラズマ放電加工するための前記搬送
    装置をはさんで両側に配置された導電性回転電極からな
    る材料の小径穴加工装置。
  3. 【請求項3】 導電性回転電極が絶縁材により分割され
    ている請求項1に記載の材料の小径穴加工方法。
  4. 【請求項4】 導電性回転電極が絶縁材により分割され
    ている請求項2に記載の材料の小径穴加工装置。
JP5135643A 1993-06-07 1993-06-07 小径穴加工方法及びそのための装置 Expired - Lifetime JP2529809B2 (ja)

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JPS62271696A (ja) * 1986-05-15 1987-11-25 東燃化学株式会社 プラスチツクフイルムへの細孔の形成方法

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