JP3771745B2 - セラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押えおよび孔明け装置 - Google Patents

セラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押えおよび孔明け装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度配線回路板等の製造に用いられるセラミックグリーンシートに、配線用などの微小な貫通孔を孔明け加工する孔明け加工具に取り付けられるシート押えと、このようなシート押えを備える孔明け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックグリーンシートに対する孔明け加工は、ＮＣ金型パンチング装置などが用いられる。
パンチング装置には昇降自在な孔明け加工具を備え、孔明け加工具の先端には、加工する孔の径に対応する口径数mmから１mm以下の微小な軸あるいは針状の加工ピンを有している。孔明け加工具の昇降動作によって、加工ピンでグリーンシートを打ち抜き、貫通孔を形成する。
【０００３】
グリーンシートを打ち抜いた加工ピンを貫通孔から引き抜くと、加工ピンにグリーンシートが付着して持ち上げられることがある。そのために、グリーンシートが変形したり、クラックが発生したり、貫通孔が歪んだりするという問題が発生する。また、加工ピンがグリーンシートを打ち抜く際に、加工ピンに接触したシート材料が側方に逃げるようにずれたり動いたりすることがあり、貫通孔を正確な位置および形状で形成することが妨げられる。
【０００４】
このようなグリーンシートの持ち上がりや動きを阻止するために、孔明け加工具に、ストリッパー等とも呼ばれるシート押えを取り付けることが提案されている。
シート押えは、通常、硬質ゴムからなり、孔明け加工具に取り付けた状態で加工ピンの外周を囲む筒状をなしている。加工ピンが下降してグリーンシートを打ち抜くときには、筒状のシート押えの先端がグリーンシートの表面に当接する。加工ピンをさらに下降させれば、シート押えは弾力的に変形し、その復元力でグリーンシートを押さえておく。貫通孔を打ち抜いた加工ピンが上昇する過程では、グリーンシートの表面から加工ピンが十分に離れるまで、弾力的に変形したシート押えがグリーンシートを上方から押さえ付けた状態になっているので、グリーンシートの持ち上がりが阻止される。
【０００５】
シート押えの具体的構造は、特開平９−２０５２６５号公報などに開示されている。この文献に記載のシート押えは、全体が比較的に薄い一様な厚みの筒状をなすとともに、下端部分のみが少し中央側にすぼまった形をなしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシート押えは、グリーンシートに対する押さえ付けが適切でなく、押え付けが弱すぎてグリーンシートの持ち上がりを十分に阻止できなかったり、逆に、押え付けが強すぎてグリーンシートを変形させたり損傷させたりするという問題があった。
【０００７】
シート押えの素材であるゴム材料の硬さ、および、シート押えの形状によって、グリーンシートに対する押え付けの挙動あるいは押圧力が変わってくる。
例えば、硬すぎるゴム材料を用いたシート押えを、グリーンシートに強く押し付け過ぎると、グリーンシートにクラックが入ったり変形させたりすることになる。軟らかすぎるゴム材料では、グリーンシートに対する押圧力が不足するとともに、孔明け工具に対するシート押えの固定も不十分になり易い。
【０００８】
本発明の課題は、前記した従来のシート押えが有する問題点を解消し、孔明け加工時におけるグリーンシートの移動や変形、損傷などを確実に防止できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるセラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押えは、セラミックグリーンシートに貫通孔をパンチング加工する加工刃部を備えた孔明け加工具に取り付けられるシート押えである。硬度５０〜６０°のゴム材料からなる。全体が概略筒状をなす。支持部と当接部と収容穴を備える。支持部は、軸方向の一端側に配置され、孔明け加工具に嵌挿係止される。当接部は、軸方向の他端側に配置され、グリーンシートに当接する。収容穴は、当接部から軸方向に延び、加工刃部が収容される。支持部の肉厚は当接部の肉厚より大きい。支持部から当接部までの外径がテーパ状に小さくなっている。グリーンシートにパンチング加工するために、シート押えをグリーンシートに押し付ける際、支持部は変形し難く、当接部はその先端部が外周側に膨らむように変形する。
【００１０】
孔明け装置には、グリーンシートを載置する基盤、パンチピンなどと呼ばれる孔明け工具の着脱機構や、孔明け工具を基盤に向かって移動させる作動機構、などの機構構造を備えている。
孔明け工具は、孔明け装置への着脱機構を有する。孔明け工具の先端は、加工する貫通孔の径に対応する細い軸状あるいは針状をなす加工刃部となる。
【００１１】
孔明け工具には、シート押えを着脱自在に取り付けるための取付構造を有している。シート押えの取付構造としては、孔明け工具の外周に突条や凹溝、突起や凹穴などの凹凸形状が採用される。
〔シート押え〕
ゴムなどの弾性材料からなり、孔明け工具に着脱自在に取り付けられる。
【００１２】
弾性材料としては、天然ゴムのほか、シリコンゴムなどの合成ゴムや合成樹脂も使用できる。弾性材料の硬度は、グリーンシートに対する押え機能が適切に発揮できるように設定すればよく、シート押えの寸法形状によっても異なるが、硬度５０〜６０°の材料が使用される。また、形状回復率の高い材料が好ましく、使用時に加わる荷重に対して実質的に形状回復率１００％の材料が望ましい。
【００１３】
シート押えの形状は、基本的には全体が概略筒状を有している。軸方向の一端側に、孔明け工具が嵌挿係止される支持部を有し、軸方向の他端側には、グリーンシートに当接する当接部を有する。加工刃部を収容する収容穴は、当接部から軸方向に延びている。
支持部の外径と当接部の外径を比較したときに、支持部の外径のほうが大きくなっている。また、支持部と当接部で、筒状のシート押えの肉厚を径方向に測ったときに、支持部のほうが厚肉で当接部のほうが薄肉になっている。厚肉の支持部は変形し難く、薄肉の当接部は変形容易になる。
【００１４】
支持部から当接部までの外径は、テーパー状に小さくしておくことができる。段差状に径が小さくなっていてもよい。テーパーと段差とを組み合わせることもできる。
当接部における径方向の肉厚Ｔ1 と径方向の肉厚の最大値Ｔmax とが、Ｔ1 ／Ｔmax ＝０．１〜０．６９の関係になるようにしておくことができる。肉厚の最大値Ｔmax は、通常、支持部あるいは支持部の近傍に存在する。Ｔ1 ／Ｔmax が大きいほど、支持部側での剛性が高くなり、当接部側での弾力的変形が容易になる。但し、Ｔ1 ／Ｔmax が大きすぎて、当接部側が変形し易くなりすぎると、グリーンシートに対する押え機能が不十分になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔孔明け装置〕
図１に示す孔明け装置は、孔明け工具３０とシート押え４０と基盤１０とを備えている。
基盤１０は鋼材などからなり、平坦な表面にセラミック材料からなるグリーンシート２０が載置される。基盤１０には、孔明け時に排出される加工屑２２を排出するための排出孔１２を有している。
【００１６】
孔明け工具３０は、基盤１０に対して昇降自在に設置されている。
駆動機構に支持された主軸３８の先端に、外周に突出する環状の係止突条３６を有している。係止突条３６の下端には、係止突条３６および主軸３８よりも径の小さな円柱状の支持軸３４を有する。支持軸３４の下端には、支持軸３４よりも径の小さな加工刃部３２を有する。加工刃部３２の外径が、加工する貫通孔の口径に対応し、加工刃部３２の長さは、加工する貫通孔の長さ、すなわちグリーンシート２０の厚みよりも少し長い。
【００１７】
孔明け工具３０の外周には、シート押え４０が取り付けられる。
シート押え４０は、シリコンゴムからなり、概略円筒状をなしている。シート押え４０の内周には環状の係止溝４４を有する。孔明け工具３０をシート押え４０に挿入し、孔明け工具３０の係止突条３６を係止溝４４に嵌入係止させることで、孔明け工具３０にシート押え４０が固定される。
【００１８】
シート押え４０のうち、係止溝４４を有する上端部分は、外径Ｄ1 が大きな肉厚の支持部４６である。この部分は剛性が高く、係止溝４４を係止突条３６に強固に嵌合係止している。
支持部４６から下端側に向かってシート押え４０の外径はテーパ状に小さくなっており、先端は外径Ｄ2 が小さく比較的に変形し易い肉薄の当接部４２となっている。
【００１９】
支持部４６から当接部４２の間で、シート押え４０の中央には、孔明け工具３０の支持軸３４および加工刃部３２が収容される収容穴４８を有する。収容穴４８の径Ｄ3 は、加工刃部３２および支持軸３４の外径よりも少し大きい。具体的には収容穴４８の径Ｄ3 を２．０〜６．０mm程度に設定している。
孔明け工具３０にシート押え４０が取り付けられた状態で、加工刃部３２の先端は当接部４２の先端面よりも上側すなわち収容穴４８の奥に入った所に配置されている。
〔孔明け加工〕
図１に示すように、基盤１０の上にグリーンシート２０を載置する。シート押え４０を取り付けた孔明け工具３０が、グリートシート２０の上方に配置される。
【００２０】
図２に示すように、孔明け工具３０を下降させると、グリーンシート２０の表面にシート押え４０が当接する。さらに孔明け工具３０を下降させると、シート押え４０は弾力的に変形する。シート押え４０は、先端の当接部４２に近い部分が変形し易いので、この部分が主に変形し、後部の支持部４６に近い部分は剛性が高いのであまり変形しない。また、シート押え４０は、外径の小さな当接部４２を有する先端側が外周側に膨らむように変形し、中心側の収容穴４８が過度に狭くなってしまうことはない。
【００２１】
孔明け工具３０の加工刃部３２がグリーンシート２０を打ち抜き、貫通孔２４を形成する。貫通孔２４を打ち抜いて生じた加工屑２２は、排出孔１２から落下して回収される。
この状態では、弾力的に変形したシート押え４０が、グリーンシート２０のうち、貫通孔２４の形成個所の周囲を上方から強く押さえつけている（白矢印で表示）ので、グリーンシート２０の加工位置がずれたり、加工刃部３２に偏った方向の抵抗力を与えたりすることがなく、正確な位置に正確な形状の貫通孔２４がスムーズに加工される。しかも、シート押え４０からグリーンシート２０に加わる押圧力は、シート押え４０の材料および形状に伴う適度な強さに設定されているので、グリーンシート２０を破損するような過大な力は作用しない。
【００２２】
図３に示すように、孔明け工具３０が上昇する。加工刃部３２がグリーンシート２０から抜け出るまでは、シート押え４０が弾力的に変形したままでグリーンシート２０を押さえつけているので、加工刃部３２の上昇につられてグリーンシート２０が持ち上がってしまうことが防げる。
孔明け工具３０が元の位置まで復帰すれば、前記した図１の状態に戻り、シート押え４０の弾力的変形も復元する。
【００２３】
【実施例】
本発明の具体的実施例となるシート押えを製造し、その性能を評価した。
孔明け工具３０およびシート押え４０の具体的仕様を示す。
支持部４６の外径Ｄ1 ＝１４．０mm
当接部４２の外径Ｄ2 ＝１０．０mm
収容穴４８の内径Ｄ3 ＝５．０mm
当接部４２の肉厚Ｔ1 ＝Ｄ2 −Ｄ3 ＝５．０mm
肉厚最大値Ｔmax ＝Ｄ1 −Ｄ3 ＝９．０mm
Ｔ1 ／Ｔmax ＝０．５６
支持部４６から当接部４２までの距離Ｌ＝１０．０mm
加工刃部３２の加工径＝０．１〜２．５mm
シート押え４０の材質：シリコンゴム（硬度６０°、形状回復率１００％）
上記仕様の孔明け工具３０を用いて、グリーンシート２０に孔明け加工を実施した。
【００２４】
グリーンシート：ガラスセラミック（１２５mm角、厚み２３５μｍ）
貫通孔：１．５mmφ、７２個／シート
パンチング装置：ＮＣ金型パンチング装置
孔明け加工が終了したグリーンシート２０は、全ての貫通孔２４に異常はなく、グリーンシート２０に割れや変形などの損傷は生じなかった。加工刃部３２についても異常はなかった。
【００２５】
シート押え４０を構成するシリコンゴムの配合を変えて、硬度の異なるシート押え４０を複数製造し、その性能を評価した。表１に結果を示す。
【００２６】
【表１】
Figure 0003771745
〔比較例４〕
シート押えとして、全体がほぼ円筒状をなすものを用いた以外は、前記実施例と同様の条件で孔明け加工を行った。シート押えの外径は全長にわたって同一径１４．０mmであるが、下端に面取りが施されているため当接部の外径Ｄ2 は１３．０mmであった。シート押えの材質はシリコンゴムである。
【００２７】
比較例４についても、材料の硬度を変えて複数製造し、その性能を評価した。
その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
Figure 0003771745
以上の結果、従来のストリッパーでは、材料の硬度を変えても良好な結果を得ることはできず、本発明において、特定構造および特定硬度のシート押えを用いることの技術的意義が実証された。
【００２９】
【発明の効果】
本発明にかかるセラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押え、および、孔明け装置は、孔明け加工の際にグリーンシートを適切に押え付けておくことができ、孔明け加工が正確かつスムーズに行えるとともに、グリーンシートの割れや変形、加工刃の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を表す孔明け装置の断面図
【図２】 孔明け時の断面図
【図３】 復帰時の断面図
【符号の説明】
１０ 基盤
１２ 排出孔
２０ グリーンシート
３０ 孔明け工具
３２ 加工刃部
３４ 支持軸
３６ 係止突条
３８ 主軸
４０ シート押え
４２ 当接部
４４ 係止溝
４６ 支持部
４８ 収容穴

Claims (2)

  1. セラミックグリーンシートに貫通孔をパンチング加工する加工刃部を備えた孔明け加工具に取り付けられるシート押えであって、
    硬度５０〜６０°の弾性材料からなり、
    全体が概略筒状をなし、
    軸方向の一端側に配置され、前記孔明け加工具に嵌挿係止される支持部と、
    軸方向の他端側に配置され、前記グリーンシートに当接する当接部と、
    前記当接部から軸方向に延び、前記加工刃部が収容される収容穴とを備え、
    前記支持部の肉厚は前記当接部の肉厚より大きく、前記支持部から前記当接部までの外径がテーパ状に小さくなっており、且つ、前記グリーンシートにパンチング加工するために前記シート押えを前記グリーンシートに押し付ける際、前記支持部は変形し難く、前記当接部はその先端部が外周側に膨らむように変形する
    孔明け加工用シート押え。
  2. セラミックグリーンシートに貫通孔をパンチング加工する孔明け装置であって、
    前記グリーンシートを載置する基盤と、
    前記パンチング加工を行う加工刃部を備え、前記基盤に向かって移動自在な孔明け加工具と、
    前記孔明け工具に取り付けられる前記請求項１に記載のシート押えとを備えるセラミックグリーンシートの孔明け装置。
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