JP2541274B2 - 穿孔用金型ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 セラミック積層基板のセラミックグリーンシートに大
量のバイアホールをパンチ穿孔する配線基板製作装置の
穿孔用金型ユニットに関し、穿孔作業の効率化と生産性
向上を目的とし、 所定ピッチで整列したパンチを備えてヘッドと共に上
下動するパンチヘッドと、該各パンチのそれぞれと対向
する位置に該パンチと嵌合する孔を有して上下動するダ
イとからなる穿孔用金型ユニットであって、前記パンチ
ヘッドが、前記各パンチに対応して配置した第一のばね
に抗する外力で別々に上下動し得る上記複数のパンチ
と、該各パンチに対応して配置した第二のばねに抗する
前記ダイの移動力で該各パンチをガイドしながら上下動
する同数のパンチホルドとを備えて構成され、上記パン
チの先端部が内在する該パンチホルダのダイ対向面と上
記ダイとでシート状薄板を挟持した後の該ダイの上昇
で、上記パンチの先端部が該ダイ対向面から突出させて
対向面から突出させて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はセラミック積層基板を構成するセラミックグ
リーンシートに大量のバイアホールを穿孔する配線基板
製作装置に係り、特に穿孔作業の効率化と生産性の向上
を図った穿孔用金型ユニットに関する。

近年のコンピュータシステムの高速化要求にともなう
LSI素子の高密度実装を可能とするため、最近では多層
のセラミック回路基板が多く使用されている。

この際、多層のセラミック積層基板を構成するセラミ
ックグリーンシートに多くのバイアホール（以下微細孔
とする）を精密に穿孔するのに、複数個のドリルを装着
したドリルマシーンを使用し、セラミックグリーンシー
トを二次元の方向に移動させながら穿孔する等の手段を
とっているが、更に高密度実装を実現するためには多数
のパンチング型による一括穿孔が有利であり、この面か
ら大量の微細孔を高密度に精度よく且つ生産性よく穿孔
する穿孔用金型ユニットの開発が強く望まれている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の穿孔方法の一例を示した構成原理図で
ある。なお図では理解し易くするために穿孔作業近傍部
分のみを拡大している。

図で、１は径が150μｍ程度のドリル,2は該ドリル１
を装着するドリルチャック,3は複数個の該ドリルチャッ
ク２を所定のピッチＰ（例えば数10mm）で一列に整列し
たドリルヘッドを示し図示されていないドリルマシーン
のヘッドと直結してＺ方向に上下動するように構成され
ている。また４は各ドリルチャック２を例えば図示Ｒ方
向に軸回転させるための回転機構であり上記ドリルヘッ
ド３に内蔵されている。

一方、厚さ0.2〜0.3mm程度のセラミックグリーンシー
ト５はその周囲で固定枠６に固定されており、この状態
でＸ−Ｙテーブル７の上面に装着されている。なお８は
セラミックグリーンシート５の強度を上げて穿孔を容易
ならしめるためのプラスチックフィルムであり、穿孔作
業が終了した後に剥離して除去するものである。

ここで、上記ドリル１を軸回転させながらドリルヘッ
ド３を降下させてセラミックグリーンシート５に所定の
穿孔作業を行い、また上昇している間に図示していない
制御装置からの信号によってＸ−Ｙテーブル７を所定量
だけＸ方向あるいはＹ方向に移動させてから再度ドリル
１を降下させて穿孔させる。

かかる動作を繰り返すことによってセラミックグリー
ンシート５の全面所定位置に数万箇所の微細孔を穿孔し
ている。

この場合、各ドリルチャック２それぞれにモータ等の
回転体若しくはドリルマシーンのメイン回転体からの軸
回転伝達機構を配設する必要があるため各ドリル間のピ
ッチＰを小さくすることができないと共に、各微細孔間
の精密な位置関係を保持するためドリルヘッド３に装着
するドリルチャック２ひいてはドリル１の数を通常４〜
個程度にしている。

従って穿孔動作の繰り返し回数が極めて多く多大の工
数を必要としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の如く、大量の微細孔を有するセラミックグリー
ンシートを加工するのに多くの工数を必要とすると共
に、作業中のドリル折損によって該セラミックグリーン
シートに不良が発生し易いと云う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、所定ピッチで整列したパンチを備えて
ヘッドと共に上下動するパンチヘッドと、該各パンチの
それぞれと対向する位置に該パンチと嵌合する孔を有し
て上下動するダイとからなる穿孔用金型ユニットであっ
て、前記パンチヘッドが、前記各パンチに対応して配置
した第一のばねに抗する外力で別々に上下動し得る上記
複数のパンチと、該各パンチに対応して配置した第二の
ばねに抗する前記ダイの移動力で該各パンチをガイドし
ながら上下動する同数のパンチホルダとを備えて構成さ
れ、上記パンチの先端部が内在する該パンチホルダのダ
イ対向面と上記ダイとでシート状薄板を挟持した後の該
ダイの上昇で、上記パンチの先端部が該ダイ対向面から
突出させてなる穿孔用金型ユニットによって解決され
る。

〔作 用〕

大量の微細孔を必要とするセラミックグリーンシート
に正確に且つ効率よく穿孔作業を実施するには多数のパ
ンチによる一括穿孔が有利である。

また、折損し易いパンチを保護するにはパンチをでき
るだけ露出させないことが望ましい。

そこで常時はパンチホルダ内に保持し穿孔時のみパン
チ先端部を突出させるようにパンチ並びにダイを構成し
更に折損時のパンチ交換を容易ならしめることによっ
て、150μｍあるいはそれ以下例えば90μｍ程度の径の
折損し易いパンチでも効率よく且つ生産性よく穿孔作業
を実施することができる。

本発明になる微細孔穿孔用金型ユニットでは、押圧に
よって押圧面が後退する構造を持つパンチヘッドに常時
は内在し押圧時にのみ先端が押圧面から突出するような
パンチを交換容易に且つ小さなピッチで整列させると共
に、該各パンチに対向する位置に整列して設けたダイを
上下動可能な如くに該パンチヘッドに近接して配設して
おり、上記パンチヘッドとダイの間で二次元の方向に移
動できるセラミックグリーンシートを挟持固定した状態
でダイ部分を押し上げてパンチヘッドの上記押圧面を押
圧することによって上記パンチ先端部を突出させて穿孔
している。

従って一度に多くのパンチ穿孔ができると共に穿孔時
以外はパンチの露出がないためパンチの折損がなく、更
に折損した場合のパンチ交換の容易化によって生産性の
高い穿孔作業を実施することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になる微細孔穿孔用金型ユニットの一
例とその動作を説明する図であり、第２図はプレスマシ
ーンでの実施例を示す図である。

第１図は紙面の前後方向に例えば100個以上のパンチ
を約2.5mmのピッチで整列させたパンチヘッドを長手方
向の直角面で切断した横断面図であり、（Ａ）は穿孔作
業前の状態をまた（Ｂ）は穿孔作業途中の状態を（Ｃ）
はパンチ穿孔中の状態をそれぞれ表わしている。

図（Ａ）で、10は先端部10a部分が90μｍの径に形成
されまた他端近傍には径が1.8mm程度に形成された鍔部1
0bを備えた超硬材料よりなるパンチであり、上記鍔部10
b部分でパンチヘッド筐体11の内部に形成されている摺
動孔11aと円滑に摺動する該パンチ10は第一のばね12に
よって紙面上部の開口部に装着されているパンチ抑え板
13に押し付けられている。

14はパンチ10が貫通する貫通孔14aを有し且つその外
径部分で上記パンチヘッド筐体11内部の同軸上に設けら
れた他の摺動孔11bと円滑に摺動するパンチホルダであ
り、第二のばね15で外径部分に設けた突き当て部14bを
パンチヘッド筐体11の下端部に設けたフランジに押し付
けている。また貫通孔14aの一端には上記パンチ10の先
端部10a部分が円滑に保持できる貫通孔16aを備えた超硬
材料よりなるストリッパブッシュ16が着脱自在に取り付
けられている。

この状態では、パンチ10の先端部10a部分は図のＰ点
（例えばパンチホルダ14の下端面すなわちダイ対向面14
cから3.5mmだけ後退した点）にある。

一方、上記パンチ10のそれぞれと対向する位置にパン
チ先端部10aと嵌合する孔18aを持った超硬材料で形成さ
れたダイ18を多少の間隔を保って配設している。

更に上記パンチホルダ14のダイ対向面14cとダイ18の
間には、図示されていないＸ−Ｙテーブル上に固定され
た状態で第３図同様のプラスチックフィルム８が添着さ
れたセラミックグリーンシート５を装着している。

ここでＸ−Ｙテーブルでセラミックグリーンシート５
をＸ方向あるいはＹ方向に所定位置迄移動させた後、プ
レスマシーンを作動してパンチヘッド９を下死点まで降
下させてパンチホルダ14のダイ対向面14cとダイ18の間
で該セラミックグリーンシート５を挟持固定する。

そこでパンチヘッド９に整列した多数のパンチ10の
内、穿孔を必要とするパンチのみを図示していない例え
ばエアシリンダ等によって第一のばね12に抗して図示Ｌ
（例えば3.4mm）だけ降下させると図（Ｂ）に示す状態
となる。

この状態では、穿孔を必要とする箇所のパンチ10の先
端部10aは図のＰ′点（例えばパンチホルダ14のダイ対
向面14cから0.1mmだけ後退した点）に位置しており、ま
た穿孔を必要としない箇所のパンチ10の先端部10aは、
図（Ａ）のままＰ点（ダイ対向面14cから3.5mmだけ後退
した点）にある。

この時点で図（Ｃ）の如くダイ18をＬ′（例えば2.5m
m）だけ上昇させると、パンチ10を残してパンチホルダ1
4のみが第二のばね15に抗して上昇しパンチ10の先端部1
0aは図示Ｐ″点の如くダイ対向面14cからほぼＬ′（例
えば2.4mm）だけ突出するため、ダイ18との間に挟持固
定されているセラミックグリーンシート５がプラスチッ
クフィルム８と共に穿孔される。

なお穿孔を必要としない箇所のパンチ10の先端部10a
は、図（Ａ）に示す如く先端部10aがＰ点にあるためパ
ンチホルダ14がＬ′（例えば2.4mm）上昇してもパンチ1
0の先端部10aが突出することがなく、従ってセラミック
グリーンシート５が穿孔されることがない。

ここでダイ18を降下させて図（Ｂ）の状態に戻し更に
降下したパンチ10の初期の状態に戻すと共にパンチヘッ
ド９を上死点まで上昇させて図（Ａ）の状態に戻し、以
下同様のことを繰り返して所定の穿孔作業を継続する。

従って、図（Ｂ）におけるパンチ10の降下を所要の穿
孔位置に合わせて選択することにより所要位置への穿孔
を実現している。

なお、作業中にパンチ10が折損した場合には、パンチ
抑え板13あるいはストリッパブッシュ16を取り外すこと
によってパンチ10は容易に交換することができる。

プレスマシーンでの装着例を示す第２図で、二点鎖線
で示すプレスマシーン20の駆動源21でＺ方向に上下動す
るヘッド22に装着された第１図記載のパンチヘッド９
は、図では紙面前後方向に複数のパンチ10が整列した状
態にある。

一方紙面の前後左右方向に移動できるＸ−Ｙテーブル
23上には、第３図同様に固定枠６で保持されているセラ
ミックグリーンシート５が載置されている。また18は上
記パンチヘッド９の各パンチ10の対応位置に該パンチ10
と嵌合する孔18aを持つ第１図記載のダイを示し、図で
は紙面前後方向に複数の該孔18aが整列した状態にあ
る。

また、該ダイ18の保持台24は上下（Ｚ′）方向に自在
に摺動できる軸25に固定されており、該軸25の下端25a
は駆動源21からのカム機構によって図面左右（Ａ）方向
に摺動する連結杆26の先端部26aに設けられたテーパ面2
6a′に接して構成している。

かかる構成になるプレスマシーンでは、Ｘ−Ｙテーブ
ル23でセラミックグリーンシート５を所定の位置に設定
した後ヘッド22を作動させてパンチヘッド９を下死点ま
で降下させる。そこで第１図で説明した如く所要のパン
チ10のみを所定位置まで降下移動させて第１図（Ｂ）の
状態とする。

ここで駆動源21からのカム機構で連結杆26が図面左
（Ａ′）方向に移動しテーパ面26a′で軸25を上方に押
し上げて第１図（Ｃ）に示す状態でセラミックグリーン
シート５に所定の穿孔を行う。

その後、連結杆26が図面右（Ａ″）方向に移動してダ
イ18が降下すると同時にヘッド22すなわちパンチヘッド
９が上昇し更にパンチ10が初期の位置に戻って第１図
（Ａ）の状態となる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、セラミックグリーンシート
に効率よくまた生産性よく大量の微細孔を穿孔すること
ができる微細孔穿孔用金型ユニットを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる微細孔穿孔用金型ユニットの一例
とその動作を説明する図、 第２図はプレスマシーンで実施例を示す図、 第３図は従来の穿孔方法の一例を示した構成原理図、 である。図において、 ５はセラミックグリーンシート、 ６は固定枠、８はプラスチックフィルム、 ９はパンチヘッド、10はパンチ、 10aは先端部、10bは鍔部、 11はパンチヘッド筐体、11a,11bは摺動孔、 12は第一のばね、15は第二のばね、13はパンチ抑え板、 14はパンチホルダ、14aは貫通孔、 14bは突き当て部、14cはダイ対向面、 16はストリッパブッシュ、16aは貫通孔、 18はダイ、18aは孔、 20はプレスマシーン、21は駆動源、 22はヘッド、23はＸ−Ｙテーブル、 24は保持台、25は軸、 25aは下端部、26は連結杆、 26aは先端部、26a′はテーパ面、 をそれぞれ表わす。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定ピッチで整列したパンチを備えてヘッ
   ドと共に上下動するパンチヘッドと、該各パンチのそれ
   ぞれと対向する位置に該パンチと嵌合する孔を有して上
   下動するダイとからなる穿孔用金型ユニットとであっ
   て、 前記パンチヘッドが、前記各パンチに対応して配置した
   第一のばねに抗する外力で別々に上下動し得る上記複数
   のパンチと、該各パンチに対応して配置した第二のばね
   に抗する前記ダイの移動力で該各パンチをガイドしなが
   ら上下動する同数のパンチホルダとを備えて構成され、 上記パンチの先端部が内在する該パンチホルダのダイ対
   向面と上記ダイとでシート状薄板を挟持した後の該ダイ
   の上昇で、上記パンチの先端部が該ダイ対向面から突出
   するように構成されていることを特徴とする穿孔用金型
   ユニット。