JP3966291B2 - プリプレグ穴あけ用ドリルビット - Google Patents

Description

本発明は、積層板の製造過程でのプリプレグの穴あけ方法において用いられるプリプレグ穴あけ用ドリルビットに関するものである。

従来、プリント配線板の製造に用いられる積層板は、例えばガラスクロス等の空隙を有する基材に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂組成物を含浸した後、乾燥して含浸した熱硬化性樹脂組成物を半硬化（Ｂステージ）状に固化させることによってプリプレグを作製し、次いでこのプリプレグを所要枚数重ねるとともに、必要に応じて銅箔等の金属箔をその片側又は両側に配して積層して積層物を形成した後、その積層物を加熱・加圧することにより成形して製造されている。

上記プリプレグは、熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸して半硬化させたものであるため、この樹脂は、加熱するといったん粘度が低下して流動し、更に加熱すると硬化して流動しなくなる挙動を示す。そのため、積層時の取り扱いにおいては半硬化しているため取り扱いやすく、また、加熱・加圧して成形する途中では、ある程度流動性を有するため、多少の樹脂量のばらつきがあってもほぼ均一の厚みの積層板が得られるという特徴があり一般に用いられている。

しかし、プリプレグを用いて積層板を製造する場合、加熱して樹脂の粘度が低下したときに、その樹脂の流動によってプリプレグがずれてしまい、所望の大きさの積層板が得られない場合があるという問題があった。そのため、プリプレグに予め穴を形成しておき、その穴にピンを挿入してプリプレグを固定した状態で加熱して成形する、一般にピンラミネーション法と呼ばれる方法も行われている。

従来、このプリプレグに穴を形成する方法としては、図３に示すような、先端部に刃４２を有すると共に、軸の側面にねじれ溝４４を有するドリルビット４０を用いて、プリプレグを複数重ねたプリプレグの積載物にドリリングにより穴を形成する方法が行われている。しかし、この方法の場合、穴あけを繰り返すことによってドリルビット４０の温度が次第に高くなり樹脂の融点を越えた場合、刃４２の部分やねじれ溝４４の部分に樹脂が多量に付着してしまい、ドリルマシンのスピンドル等にかかる負荷が大きくなって穴あけが困難となりやすく、穴あけを連続して行える回数が少ないという問題があった。

そのため、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような、先端部に刃５２を有すると共に、軸方向に貫通する穴５４を有するドリルビット５０を用いて、図４（ｃ）に示すように、その貫通する穴５４から刃５２の部分に気体Ａを吹き出して刃５２の部分を冷却しながら、プリプレグ２０の積載物に穴あけする方法が検討されている。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）のドリルビット５０を側方から見た図である。しかし、この方法の場合であっても、穴あけを連続して行える回数の向上は不十分であり、更に穴あけを連続して行える回数が多いプリプレグの穴あけ方法が望まれている。
特開平６−３２０３２３号公報

本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、その目的とするところは、熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸したプリプレグを複数重ねたプリプレグの積載物に穴あけするプリプレグの穴あけ方法において用いられ、穴あけを連続して行える回数が優れたプリプレグ穴あけ用ドリルビットを提供することにある。

本発明の請求項１に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットは、軸方向に貫通する穴を有し、この貫通する穴から刃の部分に気体を吹き出しながら、プリプレグの積載物に穴あけするのに用いるプリプレグ穴あけ用ドリルビットであって、円柱状軸体にその先端部分から穴あけするときプリプレグの積載物に非接触の部分にまで軸方向に連通する切り欠き状でねじれ溝でない凹部を形成し、この凹部に前記貫通する穴を露出させると共に同凹部の先端縁を傾斜させてその先細状となった先端部分に別部材の刃を接合して形成してなり、前記貫通する穴から吹き出した気体が凹部を介してプリプレグの積載物の穴内中程から上下両方に向かって下面側及び上面側の両側に到達するようになしたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットは、請求項１記載のプリプレグ穴あけ用ドリルビットにおいて、凹部はその切り欠きの形状が断面Ｄ字状で一ヶ所に形成されたものであり、同凹部の先端部分に１枚の刃を形成した一枚刃であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットは、請求項１又は２記載のプリプレグ穴あけ用ドリルビットにおいて、刃がこれを支持する部分の円柱状軸体より、軸の半径方向に０．２〜１mm突出して配設されていることを特徴とする。

本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットを用いてプリプレグの穴あけを行えば、貫通する穴から吹き出した気体は、凹部を介して刃の部分及びプリプレグの積載物の下面側に到達すると共に、プリプレグの積載物の上面側にも到達する。そのため、この気体によってドリルビットのうちプリプレグと接触する部分全体を冷却することができると共に、この気体によってプリプレグを切削することによって生じた切り粉を効率的に排出することができ、ドリルビットに切り粉や樹脂が付着することが生じ難くなって、穴あけを連続して行える回数が優れたプリプレグの穴あけ方法を行うことができる。

本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットを図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットの一実施形態を説明する図であり、（ａ）は同ドリルビットを示す側面図、（ｂ）は同ドリルビットを示す正面図、（ｃ）は穴あけしている状態を破断して示した側面図である。また、図２は本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットの他の実施形態を示す正面図である。

本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットの一実施形態は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すような、先端部に刃１２を有すると共に、円柱状軸体１４にその軸の方向に連通する切り欠き形状の凹部１８を有し、その凹部１８に軸方向に貫通する穴１６が露出しているドリルビット１０である。

そして、穴あけを行う場合には、図１（ｃ）に示すように、上記貫通する穴１６から凹部１８を介して刃１２の部分に気体Ａを吹き出しながら、プリプレグ２０の積載物に穴あけを行う。なおこのとき、凹部１８の上側の部分は、プリプレグ２０の積載物より上側に突出した状態に保持されるように、切り込み深さが設定されており、ドリルビット１０に形成された凹部１８は、穴あけするときプリプレグ２０の積載物に非接触の部分から、刃１２の部分にまで軸方向に連通する凹部１８となっている。

そのため、貫通する穴１６から吹き出した気体Ａは、凹部１８を介して刃１２の部分及びプリプレグ２０の積載物の下面側に到達すると共に、プリプレグ２０の積載物の上面側にも到達する。そのため、この気体によってドリルビット１０のうちプリプレグ２０と接触する部分全体を冷却することができ、ドリルビット１０の温度を低く保つことができるため、ドリルビット１０に溶融した樹脂が付着することが生じ難くなっており、穴あけを連続して行える回数が多くなっている。更に、この気体Ａによってプリプレグ２０を切削することによって生じた切り粉を効率的に排出することができるため、ドリルビット１０に切り粉が付着することも生じ難くなっており、穴あけを連続して行える回数が多くなっている。

なお、凹部１８の大きさは、貫通する穴１６から吹き出した気体Ａが、凹部１８を介して刃１２の部分及びプリプレグ２０の積載物の下面側や上面側に到達することが可能な大きさであれば特に限定するものではないが、円柱状軸体１４のほぼ半分程度が切り欠き状態の場合、特に穴あけを連続して行える回数が優れ好ましい。この大きさが小さ過ぎる場合、気体Ａが通過しにくくなるため、穴あけを連続して行える回数が低下する場合があり、大き過ぎる場合、ドリルビット１０の強度が低下しやすくなる。

また、凹部１８は、切り欠き形状であるが、これは円柱状軸体１４をあらかじめ円柱状に形成しておき、そこから切り欠いて形成したものに限定するものではなく、切り欠いた形状になるように注型して形成したもの等でも良い。また、この切り欠きの形状は断面Ｄ字状に切り欠くことに限定するものではなく、切り欠いた部分が曲線状や凹凸線状でも良く、切り欠いた部分が複数あっても良い。なお、ドリルビット１０が、切り欠いた部分が１ヶ所のドリルビット１０であり、その切り欠いた部分の先端に１枚の刃１２を形成したドリルビット１０の場合、強度と気体Ａの通過しやすさのバランスが優れ好ましい。

また、図２に示すように、刃１２が、その刃１２を支持する部分の円柱状軸体１４より、円柱状軸体１４の半径方向に、Ｌの長さとして０．２〜１ｍｍ突出して配設されていると、プリプレグ２０の積載物に穴あけするとき、この刃１２の突出によって生じる円柱状軸体１４とプリプレグ２０の積載物との隙間にも、気体Ａが通過するようになるため、特に穴あけを連続して行える回数が優れ好ましい。

なお、この刃１２の材質としては、円柱状軸体１４と同じ材質で形成されていても良く、異なった材質で形成し接合して形成されていても良く、例えば、焼き入れ処理した鉄や、超硬ステンレスや、ダイヤモンド等が一般的に用いられる。なお、ダイヤモンドで形成したり、表面にダイヤモンド層を形成した複合材で形成した場合、特に穴あけを連続して行える回数が優れ好ましい。

また、ドリルビット１０の径は、形成しようとする穴の大きさに合わせて調整すれば良いが、一般的には３〜１０ｍｍ程度である。また、穴あけするときの回転数や送り速度は、穴あけした穴の外観等により適宜調整して穴あけする。

また、貫通する穴１６から吹き出す気体Ａは、一般的には空気が用いられるが、炭酸ガス等を吹き出すようにしても良い。また、この気体Ａは、冷却処理されていると、ドリルビット１０の温度が特に上昇しにくくなるため、特に穴あけを連続して行える回数が優れ好ましい。また、この気体Ａが除湿処理されていると、穴あけ時のプリプレグ２０の吸湿を減らすことができるため、このプリプレグ２０を用いて製造した積層板の特性が優れ好ましい。

なお、本発明に用いるプリプレグ２０は、熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸したものであり、例えば、熱硬化性樹脂組成物を溶剤で粘度調整したワニスに、基材を浸漬して含浸した後、必要に応じて加熱乾燥して半硬化して製造したり、室温で液状又は加熱溶融させて液状とした熱硬化性樹脂組成物を、基材の一方の面に塗布した後、加熱して粘度を低下させて含浸して得られるものである。なお、プリプレグ２０の樹脂比率は、熱硬化性樹脂組成物及び基材の合計１００重量部に対し、４０〜２００重量部が一般的である。

このプリプレグ２０に用いる熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリイミド樹脂系、不飽和ポリエステル樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系等の単独、変性物、混合物のように、熱硬化性樹脂組成物全般を用いることができる。この熱硬化性樹脂組成物中には、熱硬化性樹脂を必須として含有し、必要に応じてその熱硬化性樹脂の硬化剤、硬化促進剤及び無機充填材等を含有することができる。

また、プリプレグ２０に用いる基材としては、ガラス等の無機質繊維やポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリイミド等の有機質繊維や、木綿等の天然繊維の織布、不織布、紙等を用いることができる。なお、ガラス繊維製の織布（ガラスクロス）を用いると、得られる積層板の耐熱性、耐湿性に優れ好ましい。

また、プリプレグ２０の積載物は、上記プリプレグ２０を複数重ねたものであれば特に限定するものではなく、必要に応じて上下や間に、プラスチック板等を重ねていても良い。

［実施例１］ドリルビットとして、図１に示すような、先端部に刃１２を有すると共に、円柱状軸体１４にその軸の方向に連通する切り欠き形状の凹部１８を有し、その凹部１８に軸方向に貫通する穴１６が露出している直径６ｍｍのドリルビット１０を用いた。なおこのドリルビット１０の刃１２は、ダイヤモンドの一枚刃で形成されており、凹部１８の大きさは、円柱状軸体１４のほぼ半分程度が切り欠き形状であるドリルビット１０を用いた。

また、プリプレグとしてエポキシ樹脂系樹脂組成物をガラスクロス（基材）に含浸した厚み０．１ｍｍのプリプレグ［松下電工株式会社製、品名 Ｒ１６６１］を用いた。そして、このプリプレグを５０枚重ねてプリプレグ２０の積載物を形成した。

そして、上記ドリルビット１０を用いて、上記プリプレグ２０の積載物に、貫通する穴１６から除湿処理した空気を吹き出しながら、送り速度２０秒／ヒットで、プリプレグ２０の積載物に穴あけを行った。なおこのとき、凹部１８の上側の部分が、プリプレグ２０の積載物より上側に突出した状態に保持されるように、切り込み深さを設定することにより、凹部１８が、穴あけするときプリプレグ２０の積載物に非接触の部分から、刃１２の部分にまで軸方向に連通するように調整して穴あけを行った。その結果、１万ヒット連続して穴あけをした時点で刃１２にピッチングが発生して、穴あけが困難となった。

［実施例２］ドリルビットとして、図２に示すような、先端部に刃１２を有すると共に、円柱状軸体１４にその軸の方向に連通する切り欠き形状の凹部１８を有し、その凹部１８に軸方向に貫通する穴１６が露出しており、且つ、刃１２が、その刃１２を支持する部分の円柱状軸体１４より、円柱状軸体１４の半径方向に０．５ｍｍ突出して配設されている直径６ｍｍのドリルビット１０を用いたこと以外は実施例１と同様にして穴あけを行った。その結果、２．３万ヒット連続して穴あけをした時点で刃１２にピッチングが発生して、穴あけが困難となった。

［比較例１］ドリルビットとして、図４に示すような、先端部に刃５２を有すると共に、軸方向に貫通する穴５４を有する直径６ｍｍのドリルビット５０を用いて、その貫通する穴５４から除湿処理した空気を吹き出しながら、プリプレグ２０の積載物に穴あけを行ったこと以外は実施例１と同様にして穴あけを行った。なお、この場合、図４（ｃ）に示すように、ドリルビット５０の軸部が、プリプレグ２０の積載物の内部まで侵入しており、貫通する穴５４から吹き出した気体Ａは、プリプレグ２０の積載物の上面側には到達しない状態になっていた。その結果、５千ヒット連続して穴あけをした時点で刃５２にピッチングが発生して、穴あけが困難となった。

［結果のまとめ］本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットを用いてプリプレグの穴あけを行った各実施例は、比較例１と比べて、穴あけを連続して行える回数が優れていることが確認された。また、刃が、その刃を支持する部分の軸部より、軸の半径方向に０．２〜１ｍｍ突出して配設されている実施例２は、実施例１と比べて、特に穴あけを連続して行える回数が優れていることが確認された。

本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットの一実施形態を説明する図であり、（ａ）は同ドリルビットを示す側面図、（ｂ）は同ドリルビットを示す正面図、（ｃ）は穴あけしている状態を破断して示した側面図である。 本発明に係るプリプレグ穴あけ用ドリルビットの他の実施形態を示す正面図である。 従来のプリプレグの穴あけ方法に用いるドリルビットを示す正面図である。 従来のプリプレグの穴あけ方法に用いる他のドリルビットを説明する図であり、（ａ）は同ドリルビットを示す正面図、（ｂ）は同ドリルビットを示す側面図、（ｃ）は穴あけしている状態を破断して示した側面図である。

符号の説明

１０，４０，５０ ドリルビット
１２，４２，５２ 刃
１４ 円柱状軸体
１６，５４ 貫通する穴
１８ 凹部
２０ プリプレグ
Ａ 気体

Claims (3)

1. 軸方向に貫通する穴を有し、この貫通する穴から刃の部分に気体を吹き出しながら、プリプレグの積載物に穴あけするのに用いるプリプレグ穴あけ用ドリルビットであって、円柱状軸体にその先端部分から穴あけするときプリプレグの積載物に非接触の部分にまで軸方向に連通する切り欠き状でねじれ溝でない凹部を形成し、この凹部に前記貫通する穴を露出させると共に同凹部の先端縁を傾斜させてその先細状となった先端部分に別部材の刃を接合して形成してなり、前記貫通する穴から吹き出した気体が凹部を介してプリプレグの積載物の穴内中程から上下両方に向かって下面側及び上面側の両側に到達するようになしたことを特徴とするプリプレグ穴あけ用ドリルビット。
2. 凹部はその切り欠きの形状が断面Ｄ字状で一ヶ所に形成されたものであり、同凹部の先端部分に１枚の刃を形成した一枚刃であることを特徴とする請求項１記載のプリプレグ穴あけ用ドリルビット。
3. 刃がこれを支持する部分の円柱状軸体より、軸の半径方向に０．２〜１mm突出して配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプリプレグ穴あけ用ドリルビット。

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