JP5158759B2 - ドリルによる穴あけ加工に用いるエントリーシート - Google Patents

ドリルによる穴あけ加工に用いるエントリーシート Download PDF

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Description

本発明は、プリント配線基板等の高精度が要求される物品に、ドリルにより小口径の穴あけをする際に用いるエントリーシートに関し、特に、精度よく所定の位置に穴あけしうるエントリーシートに関するものである。
スルーホールタイプのプリント配線板には、直径が0.1mmφ〜0.2mmφ程度の小口径の穴が設けられている。この穴は、プリント配線基板にドリル加工を行うことにより設けられている。
近年、プリント配線板は配線のパターンの緻密化、微細化及び高密度化が進行している。したがって、プリント配線基板にドリル加工で穴あけを行う際に、所定の位置に精度よく穴をあけないと、所定の配線パターンが設けられないということがあった。
このため、ドリルの先端位置が横滑りしないように、プリント配線基板上にアルミニウム箔製のエントリーシートを積層又は貼合することが行われている(特許文献1)。アルミニウム箔製エントリーシートによって、ドリル先端の食いつきをよくし、横滑りを防止しようというものである。
しかしながら、特許文献1記載の技術で用いられているアルミニウム箔は、1085,1N30,1050,1100,3003,3004等であって、汎用品のアルミニウム箔である。このアルミニウム箔は、横滑りを防止しうるものの、ドリルによって切削されたアルミニウム屑が、リボン状又はつるまき状になって、ドリルに絡みつくということがあった。このような状態のまま、次の穴あけ加工を行うと、リボン状又はつるまき状のアルミニウム屑の存在によって、所定の穴あけ位置からずれてしまい、所定位置に穴あけができないということがあった。
特許第3249768号公報(段落番号0012)
本発明の課題は、アルミニウム箔をドリルで切削したときに、リボン状又はつるまき状のアルミニウム屑が発生しないようにして、穴あけ位置がずれるのを防止しようというものである。
本発明者は、上記の課題を解決すべく、アルミニウム箔の合金組成を検討していたところ、特に、Snを所定量添加することによって、リボン状又はつるまき状のアルミニウム屑が発生しにくくなることを発見した。本発明は、このような発見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明は、Fe+Si≦2.0%と、0.05%≦Sn≦0.50%と、各不可避不純物元素0.01%以下と、残部Alからなる元素組成を持つアルミニウム箔を具備することを特徴とするドリルによる穴あけ加工に用いるエントリーシートに関するものである。なお、本件明細書では、%は質量%のことを意味している。
本発明に係るエントリーシートに用いるアルミニウム箔は、汎用品のアルミニウム箔と同様に、FeとSiを含有している。また、これらの含有量は、汎用品の場合と同程度で2.0%以下であり、好ましくは0.70〜1.65%程度である。FeとSiを所定量含有していることにより、アルミニウム箔の強度が向上し、取り扱いやすくなる。
本発明で用いるアルミニウム箔には、Snが0.05〜0.50%含有されている。Snをこの範囲の量で含有させることにより、アルミニウム箔をドリルで切削した際に、リボン状やつるまき状の屑が発生しにくくなり、チップ状の屑となる。そして、チップ状であるため、ドリルに絡みつきにくくなり、ドリル先端の穴あけ位置がずれにくくなる。Snが0.05%未満であると、リボン状やつるまき状の屑が発生しやすくなるので、好ましくない。また、Snが0.50%を超えると、アルミニウム箔自体が軟らかくなり、穴あけ位置がずれやすくなるので、好ましくない。さらに、アルミニウム箔が軟らかくなると、穴あけの際に、切削した穴の壁面にアルミニウム箔が伸展してきて、壁面にアルミニウム箔片が付着する。そして、アルミニウム箔片が付着していると、壁面を導電性にするためCuめっきをすることが困難となるから、好ましくない。
Fe,Si及びSn以外の元素としては、Biを0.05%〜0.50%含有しているのが好ましい。Biをこの量的範囲で添加することにより、Snとの共働作用で、アルミニウム箔をドリルで切削した際に、チップ状の屑となりやすくなる。Biが0.05%未満であると、Snとの共働作用が生じにくくなる。Biが0.50%を超えると、アルミニウム箔が脆くなる傾向が生じる。
本発明で用いるアルミニウム箔は、従来公知のアルミニウム箔と同様に、一般的に不可避不純物元素が0.01%以下存在している。不可避不純物元素として、Cu,Mn,Mg,Zn,Ti,Ni,B,Pb,Ga等が存在していることが多い。また、残部はAlであって、Al含有量は、96.0〜99.2%程度である。
本発明に係るエントリーシートは、上記したアルミニウム箔単独で用いてもよいが、多くの場合、合成樹脂層や接着剤層との積層物として提供される。すなわち、アルミニウム箔の片面に、合成樹脂層又は接着剤層を貼合しておき、この合成樹脂層又は接着剤層とプリント配線基板とが当接するように積層して、アルミニウム箔面からドリルを当てて穴あけ加工をするのである。つまり、アルミニウム箔とプリント配線基板とを直接当接するように積層して、ドリルで穴あけ加工をすると、アルミニウム箔がプリント配線基板上ですべる恐れがある。したがって、プリント配線基板とアルミニウム箔とを直接当接させずに、合成樹脂層や接着剤層を当接すると、アルミニウム箔がすべりにくくなるのである。
本発明に係るエントリーシートは、所定の元素組成のアルミニウム箔を具備している。この所定のアルミニウム箔は、ドリルのくいつきがよく、ドリルで穴あけしても、ドリルの切削屑がリボン状やつるまき状とならずにチップ状となる。したがって、ドリルに切削屑が絡みつきにくく、次の穴あけ加工の際に、切削屑の存在によって、ドリルの穴あけ位置がずれることを防止しうる。よって、所定の位置に精度良く、穴をあけることができるという効果を奏する。
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。本発明は、Snを所定量含有するアルミニウム箔は、ドリルで穴あけしたとき、切削屑がチップ状になるという発見に基づくものとして、解釈されるべきである。
[アルミニウム鋳塊A1〜A5の準備]
以下の表1に示した元素組成からなるアルミニウム鋳塊A1〜A5を準備した。
[表1]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
A1 A2 A3 A4 A5
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.15 0.15
Fe 0.40 0.40 0.40 1.50 1.50
Sn 0.05 0.20 0.50 0.20 0.50
Bi 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Cu 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mn 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mg 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
Ni 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 99.19 99.04 98.74 98.11 97.81
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[アルミニウム鋳塊B1〜B5の準備]
以下の表2に示した元素組成からなるアルミニウム鋳塊B1〜B5を準備した。
[表2]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
B1 B2 B3 B4 B5
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.15 0.15
Fe 0.40 0.40 0.40 1.50 1.50
Sn 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
Bi 0.05 0.20 0.50 0.20 0.50
Cu 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mn 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mg 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
Ni 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 98.99 98.84 98.54 97.91 97.61
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[アルミニウム鋳塊C1〜C5の準備]
以下の表3に示した元素組成からなるアルミニウム鋳塊C1〜C5を準備した。
[表3]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
C1 C2 C3 C4 C5
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.32 0.32
Fe 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
Sn 0.05 0.20 0.05 0.20 0.50
Bi 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Cu 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22
Mn 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
Mg 0.001 0.001 0.94 0.94 0.94
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
Ni 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 98.03 97.88 97.09 96.94 96.64
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[アルミニウム鋳塊D1〜D6の準備]
以下の表4及び表5に示した元素組成からなるアルミニウム鋳塊D1〜D6を準備した。
[表4]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
D1 D2 D3 D4 D5
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.32 0.32
Fe 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
Sn 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
Bi 0.05 0.20 0.05 0.20 0.50
Cu 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22
Mn 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
Mg 0.001 0.001 0.94 0.94 0.94
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
Ni 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 97.83 97.68 96.89 96.74 96.44
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[表5]
━━━━━━━━━━━
D6
━━━━━━━━━━━
Si 0.32
Fe 0.40
Sn 0.50
Bi 0.50
Cu 0.22
Mn 0.94
Mg 0.94
Zn 0.002
Ti 0.003
Ni 0.004
B 0.001
Pb 0.01
Ga 0.01
その他 0.01
Al 96.14
━━━━━━━━━━━
[アルミニウム鋳塊a1〜a9の準備]
以下の表6及び表7に示した元素組成からなるアルミニウム鋳塊a1〜a10を準備した。
[表6]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
a1 a2 a3 a4 a5
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.15 0.15
Fe 0.40 0.40 0.40 1.50 1.50
Sn 0.001 0.60 0.60 0.60 0.60
Bi 0.001 0.001 0.60 0.001 0.60
Cu 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mn 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Mg 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ni 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 99.24 98.64 98.04 97.71 97.11
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[表7]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
a6 a7 a8 a9 a10
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Si 0.32 0.32 0.32 0.32 0.32
Fe 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
Sn 0.60 0.60 0.001 0.60 0.60
Bi 0.001 0.60 0.001 0.001 0.60
Cu 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22
Mn 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
Mg 0.001 0.001 0.94 0.94 0.94
Zn 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
Ti 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
Ni 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
B 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Pb 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Ga 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
その他 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al 97.48 96.88 97.14 96.94 95.94
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例、参考例及び比較例
表1〜表7に示した各アルミニウム鋳塊を用い、540℃×4時間の条件で均質化処理を施した後、熱間圧延を直ちに行い、2.5mm厚のアルミニウム板を得た。このアルミニウム板に冷間圧延を施して、0.65mm厚のアルミニウム薄板を得た。さらに、このアルミニウム薄板に380℃×5時間の条件で中間焼鈍を施した後、300μmの厚さまで冷間圧延を施した。この冷間圧延板を通常の圧延油を用いて、仕上げ圧延を行い、100μm厚の硬質アルミニウム箔を得た。
一方、以下のポリエステル樹脂溶液を準備した。
[ポリエステル樹脂溶液]
末端水酸基の飽和ポリエステル樹脂 10質量部
(分子量20,000〜25,000、200℃における溶融粘度800ポイズ)
ヘキサメチレンジイソシーネート 3質量部
混合溶剤 90質量部
(トルエン:メチルエチルケトン=3:1の混合溶剤)
また、以下の樹脂シートを準備した。すなわち、分子量500,000のポリエチレンオキサイド35質量部と、分子量900のポリグリセリンモノステアレート65質量部とを、130℃のニーダーで窒素雰囲気下で混練して、室温下での粘度150,000ポイズの混練物を得た。この混練物を130℃の一対の加熱ロールに通して、0.2mm厚の樹脂シートを得た。
得られた各硬質アルミニウム箔の片面に、上記のポリエステル樹脂溶液を塗布し乾燥して、厚さ20μmの皮膜を形成した。この皮膜面に、樹脂シートを積層して、180℃の一対の加熱ロールに通して、エントリーシートを得た。
得られた各エントリーシートを、その樹脂シート面がプリント配線基板に当接するようにして貼合し、以下の条件で穴あけ加工を行った。プリント配線基板としては、ガラスエポキシ四層板の両面にブラックオキサイド処理を施した後、片面に厚さ70μmの銅箔を、他の面に厚さ18μmの銅箔を接着させた厚さ1.6mmのもので、これを二枚重ねしたものである(利昌工業社製、ガラスエポキシ基板「CS−3655)。また、プリント配線基板の裏面(エントリーシートを貼合したのと反対面)には、厚さ1.6mmの紙フェノール積層板を重合しておいた。
(1)ドリルビット : 0.15mmφ(UNION TOOL社製「NEU L0 04S)
(2)回転数 : 150krpm
(3)送り速度 : 1.8m/min.
(4)穴あけヒット数:2000回と4000回
そして、2000回及び4000回ヒットしたときの各ヒット毎に、穴の設定位置とのずれ(穴位置精度)を測定し、3σの値(μm)とずれの最大値(μm)を求めた。なお、ドリルが折損したときは、そのヒット回数での3σとずれの最大値を求めた。また、2000回及び4000回ヒットした後のドリル先端の摩耗の程度も測定した。摩耗の程度は、各ドリルの先端を日本電子社製走査型電子顕微鏡 JSM−6060LVを用いて、1500倍で観察し、摩耗量を測定した。そして、2000回ヒットのものについては表8に、4000回ヒットのものについては表9に、その結果を示した。なお、ドリル先端の摩耗については、摩耗量が1μm以下のときを「◎」とし、1〜3μmのときを「○」とし、3〜5μmのときを「△」とし、5μmを超えるときを「×」として評価した。
[表8]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
穴 位 置 精 度
─────────────
3σ 最大値 ドリル折損 ドリル先端の摩耗
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例A1 10.6 28.2 無 ○
実施例A2 10.7 28.1 無 ○
実施例A3 10.4 27.8 無 ○
実施例A4 10.4 27.9 無 ◎
実施例A5 10.9 28.0 無 ○
実施例B1 10.5 27.6 無 ○
実施例B2 10.2 27.3 無 ○
実施例B3 10.3 27.1 無 ○
実施例B4 10.9 28.1 無 ○
実施例B5 10.5 28.5 無 ○
参考例C1 11.4 30.9 無 ○
参考例C2 11.0 30.7 無 ○
参考例C3 11.9 30.8 無 ○
参考例C4 10.8 30.4 無 ◎
参考例C5 11.1 29.5 無 ○
参考例D1 10.9 30.8 無 ◎
参考例D2 10.8 31.1 無 ○
参考例D3 11.3 30.2 無 ○
参考例D4 11.4 30.7 無 ○
参考例D5 11.2 30.5 無 ○
参考例D6 11.1 30.4 無 ○
比較例a1 12.0 33.9 無 △
比較例a2 12.1 34.1 無 △
比較例a3 12.3 34.5 無 △
比較例a4 12.9 34.4 無 △
比較例a5 13.1 36.1 無 △
比較例a6 13.6 37.5 有(1290) ×
比較例a7 13.5 36.1 有(1156) ×
比較例a8 13.3 30.9 有(895) ×
比較例a9 13.9 38.3 有(687) ×
比較例a10 14.1 36.7 有(652) ×
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
注)ドリルの折損が「有」の場合は、括弧内にヒット回数を記載しておいた。
[表9]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
穴 位 置 精 度
─────────────
3σ 最大値 ドリル折損 ドリル先端の摩耗
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例A1 10.9 28.5 無 △
実施例A2 10.8 28.4 無 ○
実施例A3 10.7 28.2 無 ○
実施例A4 10.8 28.1 無 ◎
実施例A5 11.1 28.3 無 ○
実施例B1 10.7 27.9 無 ○
実施例B2 10.5 27.6 無 ○
実施例B3 10.6 27.5 無 ○
実施例B4 11.3 28.4 無 ○
実施例B5 10.9 29.2 無 ○
参考例C1 11.8 31.5 無 ○
参考例C2 11.5 31.2 無 ○
参考例C3 12.2 32.0 無 ○
参考例C4 11.3 30.9 無 ◎
参考例C5 11.5 29.6 無 ○
参考例D1 11.4 31.1 無 ◎
参考例D2 11.6 31.5 無 ○
参考例D3 11.3 30.3 無 ○
参考例D4 11.4 30.7 無 ○
参考例D5 11.3 30.5 無 ○
参考例D6 11.4 30.4 無 ○
比較例a1 12.3 33.9 無 △
比較例a2 12.4 34.6 無 △
比較例a3 12.7 35.0 無 △
比較例a4 13.4 35.5 無 △
比較例a5 13.6 36.5 無 △
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
注)比較例a6〜a10は、2000回ヒット未満でドリルが折損するため、4000回ヒットの試験は行わなかった。
請求項1に対応する組成を持つアルミニウム箔を使用した実施例A1〜A5及び請求項2に対応する組成を持つアルミニウム箔を使用した実施例B1〜B5は、いずれも穴位置精度が良好で、穴あけ位置のずれにくいものであった。また、2000回又は4000回ヒットさせても、ドリルの折損もなく、ドリル先端の摩耗も比較的少ないものであった。これに対して、Snの含有割合が0.05%未満又は0.50%を超える組成を持つアルミニウム箔を使用した比較例a1〜a10は、いずれも、穴位置精度が悪く、穴あけ位置のずれやすいものであった。しかも、ドリルの折損が生じることもあり、ドリル先端の摩耗量も比較的多いものであった。なお、参考例C1〜C5及び参考例D1〜D6は、Cu、Mn又はMgを添加含有させたものであるが、実施例A1〜A5及びB1〜B5に比べて、穴あけ位置が若干ずれやすい傾向であった。

Claims (2)

  1. Fe+Si≦2.0%と、0.05%≦Sn≦0.50%と、各不可避不純物元素0.01%以下と、残部Alからなる元素組成を持つアルミニウム箔を具備することを特徴とするドリルによる穴あけ加工に用いるエントリーシート。
  2. Fe+Si≦2.0%と、0.05%≦Sn≦0.50%と、0.05%≦Bi≦0.50%と、各不可避不純物元素0.01%以下と、残部Alからなる元素組成を持つアルミニウム箔を具備することを特徴とするドリルによる穴あけ加工に用いるエントリーシート。
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