JPH03131499A

JPH03131499A - 穿孔装置

Info

Publication number: JPH03131499A
Application number: JP2224568A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang F Mueller; ウオルフガング・フリードリツチ・ミユーラー; George Popp; ジヨージ　ポツプ; George B Vandergheynst; ジヨージ・バートラム・ヴアンダージエインスト
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1991-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: EP0423052B1; US5024127A; EP0423052A3; DE69013636T2; JPH0755477B2; EP0423052A2; DE69013636D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野本発明は、一般に電気機械的機構に関し、より詳しくは
押抜き機構に関する。

Ｂ、従来の技術集積回路パッケージ用多層セラミック（ＭＬＣ）基板の
製作の際、セラミック・グリーンシート中にバイアホー
ルをあけることが必要である。通常のセラミック・シー
トは、たとえば直径０．０５インチ（０，１２７ｃｍ）
程度の穴が密な間隔で数十個必要となる。

こうしたパッケージの製作で十分なスループットを維持
するため、通常、これらの穴を同時に、すなわち並行し
て押し抜くことが必要である。それには、多数の近接し
た位置にあり、同時に制御される押抜き機構の使用が必
要となる。高電力が必要なこと、放熱量が大きいこと、
及び物理的寸法が制限されていることが、適当な押抜き
システムを実現しようとする際に出会う多くの問題のう
ちの数例である。

Ａ、Ｆ、：ｌネスキ（Ｃｏｎｅｓｋｉ）等の論文「磁力
引込み式パンチ・プログラム機構（ＰｕｎｃｈＰｒｏｇ
ｒａ＋ａｍｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｔ
ｒａｃｔ）　Ｊ　Ｉ　Ｂ　Ｍテクニカル・ディスクロー
ジャ・プルテン、Ｖｏｌ。

２８、Ｎｏ、７Ａ　（１９８３年１２月）、ｐｐ。

３１７３〜３１７５は、永久磁石を用いて、プランジャ
を消勢位置に保持する押抜き機構を開示している。ソレ
ノイド型アクチニエータを用いて、機構を付勢し、永久
磁石の磁場に打ち勝って、押抜き動作を実施する。

Ｔ、Ｊ、コツクラン（Ｃｏｃｈｒａｎ）　、Ｒ、Ｇ　、
　ハース（Ｈａａｓ）の論文「セラミック・グリーンシ
ート中にバイアホールを形成するための自動押抜き装置
（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｐｕｎｃｈ　Ａｐｐａｒａｔｕ
ｓ　ｆｏｒ　ＦｏｒｍｉｎｇＶｉａ　Ｈｏ１ｅｓ　ｉｎ
　ａ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｇｒｅｅｎ　５ｈｅｅｔ）　Ｊ
　１１　ＢＭテクニカル・ディスクロージャ・プルテン
、Ｖｏ　１．２０、Ｎｏ、４　（１９７７年９月）ｐｐ
。

１３７９〜１３８０は、押抜き／引込みに複式コイル・
ソレノイドを用いる押抜き機構を示している。所望のホ
ール・パターンを実現するため、複数の押抜き機構が近
接して、コンピュータ制御下で配列されている。

米国特許第１１３８８０４号明細書は、スプリングを使
って、プランジャを消勢位置に維持するという、押抜き
機を開示している。ソレノイドが設けられ、付勢される
と、スプリングの力に打ち勝って、プランジャを中立位
置に移動させる。このプランジャの動きで、１枚の紙に
穴をあける。

米国特許第３７０９０８３号明細書は、スプリングを使
ってプランジャを非付勢位置に維持する電気押抜き機を
示している。スプリングの力に打ち勝ってプランジャを
駆動し押抜き機を活動化させる、フォイルに包まれたソ
レノイドが設けられである。ソレノイドが消勢されると
、スプリングがプランジャを出発位置に戻す。

前記の数種のソレノイド駆動式押抜き機構は、その大き
さと必要電力が大きいわりに、押抜き能力は比較的小さ
いという欠点をもつ。上記のタイプの多層セラミック・
グリーンシートを押し抜くには、押抜き能力がもっと大
きく、必要なスペースと電力が小さい機構を提供するこ
とが、非常に好ましい。

Ｃ０発明が解決しようとする課題本発明の目的は、新規な改善された押抜き機構を提供す
ることにある。

本発明の目的には、必要な電力とスペースが比較的小さ
くて、かなりの押抜き能力と押抜き速度をもたらす、押
抜き機構を提供することも含まれる。

本発明の目的には、動作の際に永久磁場と電磁石磁場の
両方を利用する、押抜き機構を提供することも含まれる
。

０４課題を解決するための手段本発明によれば、永久磁石、及び永久磁石の一方の磁極
に接続され、永久磁石の他方の磁極から間隙Ｇだけ離隔
された磁極片を含む、特に押抜き機構として働くように
なっている、新規なかつ改良された装置が提供される。

可動コイルが少なくとも一部分は間隙内に配設され、電
流をコイルに流す手段が設けられる。押抜き動作を実行
するため、パンチの動きを制御する電流をコイルに印加
できるように、パンチ作動手段がコイルに接続される。

本発明のもう一つの実施態様によれば、永久磁場を確立
するステップ、可動コイルを少なくとも一部は永久磁場
内に配設するステップ、パンチ作動手段を可動コイルに
接続するステップ、及び電流をコイルに流して押し棒の
動きを制御するステップからなる方法が提供される。

Ｅ、実施例図面を参照すると、第１図ないし第３図は、本発明に従
って組み立てられ、セラミック・グリーンシート１２の
一部中に穴を押し抜くように位置決めされた、電気機械
的押抜き機構を示している。

機構１０は、たとえば希土類ネオジム鉄材など製で、そ
の内部に円筒チェンバ１６を画定している、一般に長方
形の永久磁石１４を含んでいる。

たとえばバナジウム・パーメンジュールなどのバナジウ
ム合金製の磁束ガイド１８が、磁石１４のＮ極端の位置
に置かれている。バナジウム・パーメンジュールなどの
高誘磁率の金属製の一般に円筒形の磁極片２０が、チェ
ンバ１８内に共心的に配設され、接合部２２で磁石１４
のＳ極端に接続されている。磁極片２０は、円筒チェン
バ１６の磁束ガイド１８に対向する端部から軸方向で外
側に延びる部分２０Ａ１及び磁束ガイド１８の上端面と
同一線上にある上面２０Ｂを含む。磁極片２０の外側円
筒面の上部は、間隙Ｇによって磁束ガイド１８から離隔
されている。磁石１４、磁極片２０、磁束ガイド１８が
上記の位置にある場合、磁石のＮ極から出発し、磁石及
び磁石と磁極片との間の接合部２２を通って、下方に延
び、磁極片を経て上方に延び、磁極片２０Ｂに隣接し、
間隙Ｇを横切って磁極片表面２０Ｂ付近に確立されたＳ
極まで達する、永久磁場が確立される。この間隙Ｇを横
切る永久磁場は、本発明の重要な特徴である。

タングステン・カーバイドなどから作られている金属製
押し棒２４が、磁石１４及び磁極片２０内に共心的に配
設され、磁極片内に画定されたチェンバ２１を貫いて軸
方向に延びている。押し棒２４の上端は、磁極片表面２
０Ｂから外側にボビンまたはキャップ２６中に延びてい
る。押し棒の下端は、磁極片部分２ＯＡから外側にブラ
ケットまたはヨーク２８中に延びている。押し棒２４の
動きを案内するブツシュ２５．２７が磁極片の両端に配
設されている。

キャップ２ｅは、アルミニウム、プラスチック、樹脂な
どの硬質非磁性材料製の一般に円筒形の本体部分３０を
含む。キャップ本体３０は、押し棒２４がその中を延び
る軸方向に向いた共心の開口と、押し棒２４を定位置に
固定する止めねじ３２を受ける垂直なねじ穴を備えてい
る。図のようなやり方で止めねじ３２の先端と係合する
切欠き部を押し棒２４に設けることが好ましい。キャッ
プ本体３０は、さらに、キャップ本体の磁束ガイド１８
に隣接する部分の周りに半径方向に配設されたリム部分
３０Ａ及びキャップの上面に配設された冷却用フィン３
０Ｂを含む。

コイル３４がリム３０Ａから吊り下がり、コイルの一部
は磁極片と磁束ガイド１８の間に介在する間隙Ｇ中に延
びている。コイル３４は、本発明の主要な特徴であり、
間隙Ｇとすべり係合するような寸法であり、当技術分野
でボイス・コイルと呼ばれているものから構成すること
が好ましい。

たとえば、コイル３４は誘電体型枠のまわりに巻いた４
層の３８番電磁線から構成することができる。円板形回
路板３６がリム３０Ａの上面にセットされ、コイル３４
の両方の巻き端への電気結線３７Ａ１３７Ｂを含む。

押し捧２４のキャップ２６から反対側の端部にあるヨー
ク２８は、一般にＣ字形であり、上脚２８Ａで押し棒に
固定され、押し棒は胸中に強制接続、ろう付は接続、ま
たははんだ付は接続で延びている。ヨーク２８は、さら
に、面取りした二叉の下脚２８Ｂを含み（第３図を見る
と一番わかりやすい）、二叉分岐は一般に押し棒２４の
軸に垂直な平面中を延びている。ヨーク２８は、鉄など
の磁化可能材料から作られる。

通常の金属パンチ４０がヨーク２８中に位置し、パンチ
は両脚２８Ａ、２８Ｂの間でヨークに載ったカラ一部分
４ＯＡを含む。パンチ４０は、さらに、カラー４ＯＡか
らヨーク脚部２８Ｂの二叉を通ってグリーンシート１２
に向かって延びるシャフト４０Ｂを含む。このように、
パンチ４０は一般に磁極片２０と共心的に支持されてい
る。ブラケットの一部４２がシャフト４０Ｂをグリーン
シート１２に対する押抜き位置ですべり支持している。

磁極片部分２ＯＡのねじを切った下端上にそれと合うよ
うにねじを切ったナツト４４が配設されている。ナツト
４４は、４個の永久磁石４８Ａ１４Ｂ８１１３ｃ、４８
Ｄを支持する４個の一般に直交するスロットを備えてい
る。磁石４８Ａ〜４６Ｄは、その磁極が、ヨーク２８を
磁極片に引きつける磁場を増加させるように配列されて
いる。

上記のように機構１０の寸法の見当を示すため、全長（
ヨーク脚部２８Ｂからボビン２６の上部にあるフィン３
０Ｂまで）が２インチ（５，０８ｃｍ）未満であり、希
土類磁石１４の一辺の幅が１層２インチ（１，２７ｃｍ
）未満である、機構の作業モデルを組み立てた。

動作に際しては、第４図、第５図、第６図を参照して説
明すると、コイール３４は、接点３７Ａ１３７Ｂ及び１
対のベリリウム鋼のコイルばね４８Ａ、４８Ｂを介して
、電流生成信号源５０に接続されている。制御機構とし
て働く中央演算処理装置５２が、信号源５０を制御する
ように接続されている。（信号源５０及びＣＰＵ５２は
通常の市販装置から構成され、第４図に原寸を無視した
寸法で示されている。）コイルばね４８Ａ、４８Ｂは非
常に薄い金属条片から構成され、信号源５０とコイル３
４の間に電流を高い信顆性で流し、機構１０に大きな機
械的な力を及ぼさない。強制空冷用の空気５１を直接、
キャップ２６のフィン３０Ｂに送る。任意選択で、鉄液
／冷却液を間隙Ｇに入れることができる。

第１図に示すように、機構１０が非活動位置すなわち出
発位置にあるとき、磁極片２０および磁石４６Ａ〜４６
Ｄによって確立された磁力は、ヨーク２８を磁極片部分
２ＯＡに対して維持するのに十分である。コイル３４に
電流が供給されないので、間隙Ｇを横切って確立された
磁場はコイルや関連する押抜き要素に機械的作用を及ぼ
さない。

第６図には、グラフが示されている。左の縦軸は、信号
源５０によって生成される電流（アンペア単位）を表し
、右の縦軸は、機構１０の作動の結果としてパンチ４０
によって移動した距離（ミリメートル単位）を表し、横
軸は時間（ミリ秒単位）を表す。グリーンシート１２の
一部がパンチ４０の出発点から約０．８０＋ａｍの距離
の所に記号で表されている。第１図に示されている、機
構１０のこの出発位置は、第６図でも″０″時間マーク
の所に示され、このとき信号源５０からの電流及びパン
チ４０の位置は共にｖｖ　Ｏｎにある。

引き続き第６図で、３，０アンペアの電流パルスが、コ
イル３４に１ミリ秒の時間印加される。

この電流により、コイル３４は強力な電磁力を生成する
。付勢されたコイル３４によって生成された電磁力が間
隙Ｇを横切って確立された永久磁場と相互作用し、その
結果、コイル３４、ボビン２６、押し欅２４、ヨーク２
８、パンチ４０がセラミック・グリーンシート１２の方
向に急速に加速される。２ミリ秒未溝で（時間２．２ミ
リ秒の時に）、信号源５０からの電流が０に戻り、機構
１０の可動要素の運動量によって、パンチ４０はグリー
ン・シート１２を貫いて移動を続ける。この移動は、キ
ャップ２θが磁極片２０の表面２０Ｂに当たって動きが
停止するまで続く。第５図は、キャップ２６が磁極片表
面２０Ｂに接し、パンチ４０がグリーン・シート１２を
貫いて延びる機構１０を示している。第６図には、パン
チ４０の位置がｗ　Ｏｔｔ出発位置から最大の距離に達
した時間３ミリ秒のときのこの同じ位置が示されている
。

キャップ２６が磁極片２０Ｂに突き当たると、キャップ
２Ｂと磁極片の間に反跳力が生じる。

時間２．８ミリ秒の時、コイル３４に印加される電流の
極性が逆転する（時間３ミリ秒の時−２゜０アンペアに
なる）。こうして生じた電磁力は、上記の機械的反跳力
がコイル、ボビン、押し棒、ヨーク、パンチ（上記の要
素）をグリーンシート１２から遠ざかる方向に加速する
のを助ける。機構１０がその完全に活動化された位置に
到達後（第５図）約２ミリ秒経つと、機構は出発位置（
第１図）に戻る。磁石４８Ａ〜４θＤは、ヨーク２８を
磁極片２０に対して維持し、機構１０を出発位置で支持
する。さらに、約１アンペアの保持電流をコイル４に印
加して（時間４．５ミリ秒の所に示されている）、機構
を出発位置に維持するのを助けることができる。

こうして、永久磁場中で電子コイルを用いて、セラミッ
ク・グリーンシート中でバイアホールを押し抜く押抜き
力を与える押抜き機構が提供される。この機構は、はと
んど電力を必要とせず、単一チップ・サイトにはまるの
に充分な小さな寸法で製造できる。さらに、この機構は
非常に速い動作が可能であり、５ミリ秒以内に１回の押
抜きを完了する。

Ｆ９発明の効果本発明は半導体デバイス・パッケージの製造に応用でき
、より詳しくは、セラミック・グリーンシート中にホー
ルを押し抜いて半導体デバイス・パッケージを製造する
システムで大量に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って製作された、休止位置にある
押抜き機構の断面図である。第２図は、第１図の機構の上面図である。第３図は、第１図の線３−３に沿って切断した横断面図
である。第４図は、電子回路制御システムに接続されている第１
図ないし第３図の機構の部分図である。第５図は、活動位置にある機構を示す第１図と同様な断
面図である。第６図は、第１図ないし第５図の機構の動作を示すグラ
フである。１０・・・・押抜き機構、１４・・・・永久磁石、１８
・・・・磁束ガイド、２０・・・・磁極片、２４・・・
・押し棒、２θ・・・・キャップ、２８・・・・ヨーク
、３０・・・・キャップ本体、３０Ａ・・・・リム部分
、３０Ｂ・・・・冷却フィン、３４・・・・コイル、３
６・・・・円板形回路板、４０・・・・パンチ、４０Ａ
・・・・カラ一部分、４０Ｂ・・・・シャフト。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）永久磁石上記永久磁石の一方の磁極に接続され、その他方の極か
ら間隙によって離隔された磁極片、少なくとも一部分が
上記間隙内に配設された可動コイル、パンチを作動させるように上記可動コイルに接続された
手段、及び上記コイルに電流を供給する手段、を含むパンチング装置。
（２）上記作動手段が上記可動コイルに接続された押し
棒を含むという、請求項（１）に記載の装置。
（３）さらに、上記押し棒に接続され、上記コイルに電
流が供給されていないとき上記磁極片によって磁気的に
支持されるように位置決めされた金属製ヨークを含むと
いう、請求項（２）に記載の装置。
（４）さらに、上記ヨークによって動作可能なパンチを
含む、請求項（３）に記載の装置。
（５）円筒形の第１の抜き穴を画定する永久磁石、上記
永久磁石内に共心的に配設され、上記永久磁石の一方の
磁極に取り付けられ、他方の磁極から間隙によって離隔
された、共心形の第２の押抜き穴を画定する磁極片、上記永久磁石及び上記磁極片と共心的に配設され、少な
くとも一部が上記間隙中に延びる、可動円筒コイル、上記コイルに接続され、上記第２押抜き穴中に延びてい
る押し棒、及び上記コイルに電流を供給する手段を含むパンチング装置。
（６）さらに、上記コイルに電流が供給されたとき、上
記押し棒によって動作可能なパンチを含む、請求項（５
）に記載の方法。
（７）さらに、上記コイル及び上記押し棒を支持し、上
記磁極片に対して軸方向に可動なキャップを含む、請求
項（６）に記載の装置。
（８）上記電流供給手段が、上記キャップに接続された
導体を少なくとも１個含む、請求項（７）に記載の装置
。
（９）さらに、上記押し棒に接続され、上記コイルに電
流が供給されないとき上記磁極片により磁気的に支持さ
れるような位置にある磁気ヨークを含む、請求項（５）
に記載の装置。
（１０）さらに、上記ヨークの近傍で上記磁極片上に配
設され、磁極片の上記ヨークへの磁気引力を強化するよ
うな位置にある永久磁石を少なくとも１個含む、請求項
（９）に記載の装置。
（１１）さらに、上記電流供給手段に接続された、電流
信号を供給する手段を含む、請求項（５）に記載の装置
。
（１２）永久磁場を確立するステップ、可動コイルを少なくとも一部分は上記磁場内に配設する
ステップ、パンチ作動手段を上記可動コイルに接続するステップ、
及び上記コイルに電流を供給して、上記パンチ作動手段の動
きを制御するステップを含むパンチング方法。
（１３）上記の永久磁場を確立するステップが、永久磁
石を設けるステップ、及び上記永久磁石の一方の磁極に接続され、その他方の磁極
から間隙によって離隔された磁極片を位置決めするステ
ップを含む、請求項（１２）に記載の方法。
（１４）上記可動コイルが少なくとも一部分は上記間隙
内に配設されている、請求項（１３）に記載の方法。
（１５）上記の電流を流すステップが、第１の極性の電流を上記コイルに供給して、上記パンチ
作動手段を第１の方向に動かすステップ、及び第２の極性の電流を上記コイルに供給して、上記パンチ
作動手段を第２の方向に動かすステップ、を含む、請求
項（１２）に記載の方法。