JP7084828B2 - Magnetic fixing jig and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂製の磁気固定治具及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a magnetic fixing jig made of resin and a method for manufacturing the same.
板材の中に埋設された磁石の磁力を利用して、当該板材の表面に各種加工対象物を固定する磁気固定治具が知られている。例えば、所望の金属膜パターンを成膜する際の成膜用治具(特許文献1)や、基板を成膜装置内に搬送する際の搬送用治具(特許文献2)などに利用されている。 A magnetic fixing jig for fixing various objects to be processed to the surface of the plate material by utilizing the magnetic force of a magnet embedded in the plate material is known. For example, it is used as a film forming jig (Patent Document 1) for forming a desired metal film pattern, a conveying jig (Patent Document 2) for conveying a substrate into a film forming apparatus, and the like. There is.
このような磁気固定治具は、反りの少ない金属製のものが主に利用されている。
その理由は、磁気固定治具に反りが発生していると、治具上での加工対象物の固定が不十分になるからである。例えば、金属薄膜を治具上に載置する際には、金属薄膜に皺が発生する問題があり、また、高弾性の加工対象物を治具上に載置する際には、治具と加工対象物との間に隙間が発生する問題があり、加工対象物を固定する力が弱まってしまう。
Such magnetic fixing jigs are mainly made of metal with little warpage.
The reason is that if the magnetic fixing jig is warped, the fixing of the object to be machined on the jig becomes insufficient. For example, when the metal thin film is placed on the jig, there is a problem that wrinkles are generated on the metal thin film, and when the highly elastic work object is placed on the jig, the jig is used. There is a problem that a gap is generated between the object to be machined and the object to be machined, and the force for fixing the object to be machined is weakened.
従来の金属製の磁気固定治具の製造例を、図8を用いて説明する。
図8(a)において、9は金属板で、当該金属板9から磁気固定治具を作製する場合、先ず、金属板9の表面を切削加工し、磁石4の形状(大きさ・厚さ)に対応した凹部11を形成する(図8(b))。次いで、磁石4を当該凹部11内に配置した後(図8(c))、金属板9と同じ金属材料で凹部11の形状に合わせた蓋10をする(図8(d))。
これによって、図8(d)に示すような、反りの少ない金属製の磁気固定治具が得られる。
しかしながら、金属板9の表面に磁石4の形状(大きさ・厚さ)に対応した凹部11を形成することは非常に煩雑な工程であり、また、金属材料は高価なため、金属製の磁気固定治具の製造には手間だけでなくかなりの費用がかかるのが実状であった。
An example of manufacturing a conventional metal magnetic fixing jig will be described with reference to FIG.
In FIG. 8A, 9 is a metal plate, and when a magnetic fixing jig is manufactured from the
As a result, a metal magnetic fixing jig with less warpage as shown in FIG. 8D can be obtained.
However, forming a
そこで、金属材料に代えて、加工が容易でかつ安価な樹脂材料を利用できないか検討を行った。
すなわち、図9(a)~(e)に示すように、樹脂基材12の表面に、金属板9と同じように、磁石4の形状に対応した凹部11を切削加工で形成し、次いで、当該磁石4を凹部11内に配置した後、当該凹部11を含む樹脂基材12の全面に絶縁接着シート6(プリプレグ)を積層プレスで貼り付けるという工程で、樹脂製の磁気固定治具の作製を試みた。
しかしながら、治具上に載置する加工対象物に影響がでるほどの反り(図9(e)参照)が発生することが判明した。
Therefore, we investigated whether a resin material that is easy to process and inexpensive can be used instead of the metal material.
That is, as shown in FIGS. 9A to 9E, a
However, it has been found that warpage (see FIG. 9 (e)) that affects the workpiece to be placed on the jig occurs.
従って、本発明は、上記の如き従来の問題と実状に鑑みてなされたものであり、反りの発生が抑えられて、加工対象物の固定に影響が少ない樹脂製の磁気固定治具と、このような磁気固定治具を低コストで得ることができる磁気固定治具の製造方法を提供することを課題としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems and actual conditions, and is a magnetic fixing jig made of resin, which suppresses the occurrence of warpage and has little influence on the fixing of the object to be processed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a magnetic fixing jig capable of obtaining such a magnetic fixing jig at low cost.
本発明者は、上記の課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、積層構成を、磁石が配置された樹脂コア基材から成る磁石コア層の厚さ方向の中心線を中心として上下対称構造とすれば、極めて良い結果が得られることを見い出し、本発明を完成した。 As a result of conducting various studies to solve the above problems, the present inventor has a vertically symmetrical structure centered on the center line in the thickness direction of the magnet core layer made of the resin core base material on which the magnet is arranged. If so, we have found that extremely good results can be obtained, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、少なくとも、樹脂製コア基材と、当該樹脂製コア基材を貫通する磁石収容穴と、当該磁石収容穴内に配置された磁石と、当該磁石が配置された樹脂製コア基材から成る磁石コア層の表裏面にそれぞれ積層された絶縁樹脂層とを備え、かつ、当該磁石コア層の厚み方向の中心線を中心として上下対称構造を有していることを特徴とする磁気固定治具により上記課題を解決したものである。 That is, in the present invention, at least a resin core base material, a magnet accommodating hole penetrating the resin core base material, a magnet arranged in the magnet accommodating hole, and a resin core group in which the magnet is arranged are provided. Magnetism characterized by having an insulating resin layer laminated on the front and back surfaces of a magnet core layer made of a material, and having a vertically symmetrical structure centered on a center line in the thickness direction of the magnet core layer. This is a solution to the above problem with a fixing magnet.
また、本発明は、少なくとも、樹脂製コア基材に当該樹脂製コア基材を貫通する磁石収容穴を形成する工程と、当該磁石収容穴内に磁石を配置する工程と、当該磁石が配置された樹脂製コア基材から成る磁石コア層の表裏面に、当該磁石コア層の厚み方向の中心線を中心として上下対称構造となるように絶縁樹脂層を積層する工程とを有することを特徴とする磁気固定治具の製造方法により上記課題を解決したものである。 Further, in the present invention, at least, a step of forming a magnet accommodating hole penetrating the resin core substrate in the resin core substrate, a step of arranging a magnet in the magnet accommodating hole, and a step of arranging the magnet are arranged. It is characterized by having a step of laminating an insulating resin layer on the front and back surfaces of a magnet core layer made of a resin core base material so as to have a vertically symmetrical structure about a center line in the thickness direction of the magnet core layer. The above problem is solved by the manufacturing method of the magnetic fixing jig.
本発明の磁気固定治具によれば、積層構成が、磁石が配置された樹脂製コア基材から成る磁石コア層の厚さ方向の中心線を中心として上下対称構造となっていることから、反りの発生が抑えられ、治具上に加工対象物を安定して固定することができる。
また、本発明の磁気固定治具の製造方法によれば、金属材料と比べて加工が容易でかつ安価な樹脂材料を用いて磁気固定治具を得ることができる。
According to the magnetic fixing jig of the present invention, the laminated structure has a vertically symmetrical structure centered on the center line in the thickness direction of the magnet core layer made of the resin core base material on which the magnet is arranged. The occurrence of warpage is suppressed, and the object to be machined can be stably fixed on the jig.
Further, according to the method for manufacturing a magnetic fixing jig of the present invention, a magnetic fixing jig can be obtained by using a resin material that is easier to process and cheaper than a metal material.
以下、本発明磁気固定治具の第1の実施形態を、図1を用いて説明する。尚、文中に出てくる「絶縁接着シート」は、実際には、加熱・積層プレスで硬化された後、硬化物として「絶縁基材」と同様に「絶縁樹脂層」を成すものであるが、説明の便宜上、本明細書においては、硬化前後に関係なく「絶縁接着シート」という表現で説明を進めていく。 Hereinafter, the first embodiment of the magnetic fixing jig of the present invention will be described with reference to FIG. The "insulating adhesive sheet" that appears in the text actually forms an "insulating resin layer" as a cured product after being cured by heating and laminating press. , For convenience of explanation, in this specification, the description will proceed with the expression "insulating adhesive sheet" regardless of before and after curing.
図1において、1は磁気固定治具であり、樹脂製コア基材2と、当該樹脂製コア基材2を貫通する磁石収容穴3と、当該樹脂製コア基材2と同じ厚さでかつ当該磁石収容穴3内に配置された磁石4と、当該磁石4が配置された樹脂製コア基材2から成る磁石コア層MCの表裏面にそれぞれ積層された絶縁接着シート6と硬質の樹脂基材7から成る絶縁樹脂層とから構成されている。
図1に示したように、本発明磁気固定治具1は、積層構成が、磁石コア層MCの厚さ方向の中心線5を中心として上下対称構造となっている。そのため、磁気固定治具1において反りが抑えられている。
また、磁気固定治具1の最外層には硬質の樹脂基材7が積層されているため、磁気固定治具1の表裏層の平坦性が良く、また、厚み精度も良い。
In FIG. 1,
As shown in FIG. 1, the
Further, since the hard
この実施の形態では、硬質の樹脂基材7として、金属箔張り(銅張り)積層板の金属箔(銅箔)をエッチング除去した基材や、初めから金属箔が積層されていない、表面に光沢のあるアンクラッド材が利用されている。
図2(a)に示したように、アンクラッド材15は、初めから金属箔が積層されていない樹脂基材で、その表面は光沢があり、平滑である。一方、金属箔張り(銅張り)積層板(クラッド材)16は、金属箔(銅箔)17と樹脂18の密着性を向上させるため、金属箔(銅箔)17と樹脂18にアンカー19(微細な凹凸)が形成されているので(図2(b)参照)、金属箔張り(銅張り)積層板16の表層にある金属箔(銅箔)17をエッチングにより除去しても、樹脂18表面にアンカー跡20が残り(図2(c)参照)、表層は平滑とならない。
そのため、アンクラッド材15と、金属箔張り(銅張り)積層板の金属箔(銅箔)をエッチング除去した基材21は同じ表面形状とならず、樹脂基材7は、治具上に固定する加工対象物の種類によって選択することができる。例えば、加工対象物が治具の表面状態の影響を受ける懸念がないときは金属箔張り(銅張り)積層板の金属箔(銅箔)をエッチング除去した基材21を用いれば良く、他方、加工対象物が薄膜など治具の表面形状が当該加工対象物に転写する懸念がある場合にはアンクラッド材15を用いれば良い。アンクラッド材15は、粉体や液体を用いる工程において残渣が残りにくいといった特徴も有している。
なお、アンクラッド材15及び金属箔張り(銅張り)積層板の金属箔(銅箔)をエッチング除去した基材21は、共にガラスクロスにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸及び硬化させた材料などを用いることができる。
In this embodiment, as the hard
As shown in FIG. 2A, the
Therefore, the
The
磁気固定治具1では、樹脂製コア基材2の中央に磁石収容穴3が形設され、結果として磁気固定治具1の中央に磁石4が配置されている。磁石4の配置位置は特に限定されず、磁気固定治具1の左右どちらであってもよいが、治具上に加工対象物を安定して固定する上で、磁気固定治具1の中央が好ましい。
In the
また、磁気固定治具1の厚さは、磁気固定治具の用途に応じて決めることができるが、磁力による固定強度が弱まり、治具上に加工対象物を安定して固定できなくなる懸念から、磁石コア層MCの表裏において、磁石4と樹脂基材7の外層表面との距離は0.5mm以下とするのが好ましい。但し、当該距離が0.5mm以上であっても、磁力の強い磁石であって、治具上に加工対象物を安定して固定できれば問題はない。
Further, the thickness of the
続いて、上記本発明磁気固定治具1の製造方法を、図3を用いて説明する。
Subsequently, the manufacturing method of the
まず、図3(a)、図3(b)に示したように、樹脂製コア基材2を用意し、当該樹脂製コア基材2の所望の位置に、ルータやレーザ加工、金型による打ち抜き加工などによって、磁石4の大きさに対応した磁石収容穴3を刳り貫く。
樹脂製コア基材2としては、例えば、ガラスクロスなどの補強材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板などを好ましく利用できる。
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the resin
As the resin
次に、図3(c)に示したように、樹脂製コア基材2と同じ厚みの磁石4を磁石収容穴3内に配置し、磁石コア層MCを得る。樹脂製コア基材2と磁石4の厚さ、すなわち磁石コア層MCの厚さは、例えば、0.5mm~2.0mmである。
ここで、磁石4を磁石収容穴3内に配置するにあたっては、磁石4の磁石収容穴3への収容し易さを考慮して、図4に示すように、磁石4と磁石収容穴3との間に1.0mm程度のクリアランス22を設けるのが好ましい。このクリアランス22は、積層プレス時に、磁石コア層MCの表裏面に積層される絶縁接着シート6の樹脂が流れることで埋まり、磁気固定治具1には残らない。
Next, as shown in FIG. 3C, a
Here, when arranging the
次いで、図3(c)、図3(d)に示すように、磁石コア層MCの表裏面に、磁石コア層MCの厚さ方向の中心線5を中心として上下対称構造となるように0.2mm~0.3mmの絶縁接着シート6(例えば、0.1mmのプリプレグを2枚又は3枚)と0.2mmの硬質の樹脂基材7(例えば、アンクラッド材など)をそれぞれ順に重ね、一括積層プレスを行うことによって、磁気固定治具1を得る。
積層プレスを行う際、積層構成が、磁石コア層MCの厚さ方向の中心線5を中心として上下対称構造となっていることから、磁気固定治具1において反りの発生を抑えることができる。
Next, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), 0 is formed on the front and back surfaces of the magnet core layer MC so as to have a vertically symmetrical structure centered on the
When the laminating press is performed, the laminating structure has a vertically symmetrical structure about the
次いで、図3(e)に示すように、磁気固定治具1の端面を面取り加工してもよい。面取り加工することで端面への傷を防止できるため好ましい。
面取り加工は、プリント配線板用のVカットや面取りルータなどにより、分割と同時に面取り加工すると、作業工程が少なくなり生産性が向上する。
また、面取りした端面に対して、研磨を行うか、樹脂コーティングを行うことが好ましい。研磨や樹脂コーティングを行うことにより、端面からの発塵を防止することができ、治具上に加工対象物を固定する際に、異物が付着することを防止できる。
Next, as shown in FIG. 3 (e), the end face of the
If the chamfering process is performed at the same time as the division by using a V-cut for a printed wiring board or a chamfering router, the work process is reduced and the productivity is improved.
Further, it is preferable to polish or coat the chamfered end face with a resin. By polishing or resin coating, it is possible to prevent dust from being generated from the end face, and it is possible to prevent foreign matter from adhering when the object to be processed is fixed on the jig.
続いて、本発明磁気固定治具の第2の実施形態を、図5を用いて説明する。 Subsequently, a second embodiment of the magnetic fixing jig of the present invention will be described with reference to FIG.
図5において、10は磁気固定治具であり、樹脂製コア基材2と、当該樹脂製コア基材2を貫通する磁石収容穴3と、当該樹脂製コア基材2と同じ厚さでかつ当該磁石収容穴3内に配置された磁石4と、磁石コア層MCの表裏面にそれぞれ積層された絶縁接着シート6から成る絶縁樹脂層とから構成されている。当該磁石コア層MCは、一つの、磁石4が配置された樹脂製コア基材2から成る。
図5に示したように、本発明磁気固定治具10は、積層構成が、磁石コア層MCの厚さ方向の中心線5を中心として上下対称構造となっている。そのため、磁気固定治具10において反りが抑えられている。
In FIG. 5,
As shown in FIG. 5, the magnetic fixing
また、磁気固定治具10の最外層には絶縁接着シート6が積層されているため、磁石4と絶縁接着シート6の外層表面との距離が近くなり、治具上に固定する加工対象物の保持力が強くなる。また、樹脂基材7を用いる構造より材料費が安価となるため、低コストで磁気固定治具を作製することができる。
Further, since the insulating
本発明の第2の実施形態である磁気固定治具10の製造方法は、第1の実施形態である磁気固定治具1の方法と同様であり、詳細については省略する。
ただし、この実施の形態においては最外層に絶縁接着シート6が用いられていることから、積層プレスを行う際に、表面が平滑で、さらに好ましくは光沢面を持つ離型紙で挟み込んで、積層プレスを行うことが好ましい。それにより、絶縁接着シート6の外層、すなわち磁気固定治具10の表裏層は、当該離型紙の形状が転写し、平滑で光沢性のある仕上がりとなる。
また、磁石4を磁石収容穴3内に配置するにあたっては、図4に示すように、磁石4と磁石収容穴3との間にクリアランス22を設けるが、当該クリアランス22が大きいと、クリアランスの形状が磁気固定治具10の表裏層に転写され、磁気固定治具10の表裏層に凹みが発生する恐れがある。そのため、クリアランス22は0.5mm程度と狭くすると良い。
The method for manufacturing the magnetic fixing
However, in this embodiment, since the insulating
Further, when arranging the
続いて、本発明磁気固定治具の第3の実施形態を、図6を用いて説明する。 Subsequently, a third embodiment of the magnetic fixing jig of the present invention will be described with reference to FIG.
図6において、100は磁気固定治具であり、樹脂製コア基材2と、当該樹脂製コア基材2を貫通する磁石収容穴3と、当該樹脂製コア基材2と同じ厚さでかつ当該磁石収容穴3内に配置された磁石4と、磁石コア層MCの表裏面にそれぞれ積層された絶縁接着シート6と樹脂基材7からなる絶縁樹脂層とから構成されている。当該磁石コア層MCは、絶縁接着シート6を介して重ね合わされた、二つの、磁石4が配置された樹脂製コア基材2から成る。
図6に示したように、本発明磁気固定治具100は、積層構成が、磁石コア層MCの厚さ方向の中心線5を中心として上下対称構造となっている。そのため、磁気固定治具100において反りが抑えられている。
In FIG. 6, 100 is a magnetic fixing jig, which has the same thickness as the resin
As shown in FIG. 6, the
また、磁気固定治具100は、磁石コア層MCが、絶縁接着シート6を介して重ね合わされた、二つの、磁石4が配置された樹脂製コア基材2から成るため、磁石4として薄い磁石を使用することができる。薄い磁石として良く用いられるマグネットシートは、その表裏で磁力の強さが異なるため、二つの磁石の向きを、それぞれ磁力が強い面が外側に向くように配置することで、リバーシブル構造の磁気固定治具を作製することができる。
Further, since the magnet core layer MC is composed of two resin
本発明の第3の実施形態である磁気固定治具100の製造方法は、第1の実施形態である磁気固定治具1の方法と同様であり、詳細については省略する。
The method for manufacturing the
本発明を説明するにあたって、矩形状の磁気固定治具の例を用いて説明してきたが、磁気固定治具の形状は矩形状に限らず、図7(a)に示すような円形状、或いは正方形状等任意の形状でも、本発明を適用することは、勿論可能である。 In explaining the present invention, an example of a rectangular magnetic fixing jig has been described, but the shape of the magnetic fixing jig is not limited to a rectangular shape, and is a circular shape as shown in FIG. 7A, or a circular shape. Of course, it is possible to apply the present invention to any shape such as a square shape.
また、本発明を説明するに当たって、矩形状の磁石の例を用いて説明してきたが、磁石の形状自体は、矩形状に限らず、多角形状(正方形状、五~八角形状など)、円形状、楕円形状等任意に選択することができる。矩形状の磁石であると、加工が直線で構成されるため、加工の難度が低く、また、単価が安くなるため好ましい。
一方、磁気固定治具の形状が図7(a)に示すような円形状である場合は、矩形状の磁石であると埋設できる面積が小さくなり、磁力のない樹脂部23が広く、加工対象物の固定位置が限られてしまう(図7(a)参照)。そこで、四角形状の磁石4の四隅の角部を切り落とした八角形状とすると、磁石4が矩形状であった場合よりも、円形状の治具に埋設できる磁石4の面積が増えるため、加工対象物を固定できる載置面積が広くなり、治具上に加工対象物を安定して固定することができる(図7(b)参照)。
Further, in explaining the present invention, an example of a rectangular magnet has been described, but the shape of the magnet itself is not limited to a rectangular shape, but is a polygonal shape (square shape, pentagonal shape, etc.) or a circular shape. , Elliptical shape, etc. can be arbitrarily selected. A rectangular magnet is preferable because the processing is composed of straight lines, the difficulty of processing is low, and the unit price is low.
On the other hand, when the shape of the magnetic fixing jig is a circular shape as shown in FIG. 7A, the area that can be embedded is small if it is a rectangular magnet, and the
1、10、100:磁気固定治具
2:樹脂製コア基材
3:磁石収容穴
4:磁石
5:磁石コア層の厚さ方向の中心線
6:絶縁接着シート
7:樹脂基材
9:金属板
10:蓋
11:凹部
12:樹脂基材
15:アンクラッド材
16:金属箔張り(銅張り)積層板
17:金属箔(銅箔)
18:樹脂
19:アンカー
20:アンカー跡
21:金属箔張り(銅張り)積層板の金属箔(銅箔)をエッチング除去した基材
22:クリアランス
23:樹脂部
MC:磁石コア層
1, 10, 100: Magnetic fixing jig 2: Resin core base material 3: Magnet accommodating hole 4: Magnet 5: Center line in the thickness direction of the magnet core layer 6: Insulation adhesive sheet 7: Resin base material 9: Metal Plate 10: Lid 11: Recess 12: Resin base material 15: Unclad material 16: Metal foil upholstery (copper upholstery) Laminated plate 17: Metal foil (copper foil)
18: Resin 19: Anchor 20: Anchor mark 21: Metal foil upholstery (copper upholstery) Base material from which the metal foil (copper foil) of the laminated plate is removed by etching 22: Clearance 23: Resin part MC: Magnet core layer
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