JPH0543477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミツク多層配線基板等に対する
スルーホール形成装置に関し、特に、セラミツク
グリーンシート上に複数のスルーホールを形成す
るスルーホール形成装置に関するものである。

［従来の技術］ セラミツク多層配線基板は、大型コンピユータ
やスーパーコンピユータなどの高密度実装基板と
して実用化されており、今後ますます普及してい
くものと思われる。そのセラミツク多層配線基板
の製造工程の一つに、セラミツクグリーンシート
への穴明け工程がある。

従来、セラミツクグリーンシートへの穴明け
は、第５図に示すようなスルーホール形成装置を
使用した。この装置では穴明けヘツド５０はヘツ
ド移動ステージ５１に均一なピツチで整列し、挿
入されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記の構造では一枚のセラミツクグリ
ーンシート５２上には穴明けヘツド５０の配列ピ
ツチの整数倍のピツチのスルーホールしか形成す
ることができなかつた。つまり、一枚のグリーン
シート上には各種のスルーホールパターンは形成
できるがスルーホールピツチは一種類だけしか形
成することができなかつた。例えば、数十層のセ
ラミツク多層配線基板を製作する際には最低でも
数種類のスルーホールピツチのグリーンシートを
必要とする。このため、スルーホール形成作業に
おいては、そのピツチに合つたヘツド配列のヘツ
ド移動ステージを組替えて使用しなければなら
ず、組替え調整作業に多くの工数を必要とするな
どの問題点があつた。

本発明の目的は、このような問題点を除去し、
ピツチが異なつた数種類のスルーホール形成作業
にも、一台の装置で対応でき、しかもヘツド移動
ステージを交換する組替え工数を削除できるスル
ーホール形成装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、積層圧電素子により動作するフライ
トピンおよび穴明けピンを備えた穴明けヘツド
と、その穴明けヘツドの下方で前記穴明けピンを
案内する案内板と、該案内板の下方に設けられて
セラミツクグリーンシートを固定するカセツト板
と、前記穴明けピンより径寸法の大きい穴を有
し、前記カセツト板の下方に前記セラミツクグリ
ーンシートを介して配設された下型と、該下型を
前記穴明けヘツドおよび前記案内板に対して上下
移動させる第１の駆動手段を備えた上下移動機構
部と、複数枚整列させた前記穴明けヘツドと前記
上下移動機構部を支持するヘツド移動ステージと
穴明けヘツドを固定する押え板および第２の駆動
手段を備え、Ｘ方向に移動するヘツド移動機構部
と、前記カセツト板を支持するセラミツクグリー
ンシート移動ステージおよび第３の駆動手段を備
え、前記カセツト板をＹ方向に移動するグリーン
シート移動機構部と、フライトピンを動作させる
積層圧電素子の通電タイミングの制御および前記
上下移動機構部の第１の駆動手段、前記ヘツド移
動機構部の第２の駆動手段、前記グリーンシート
移動機構部の第３の駆動手段の制御を行う制御部
とを備えてなるスルーホール形成装置であつて、
所定のピツチで整列させた穴明けヘツドと、少な
くとも一種の該ピツチとは異なるピツチで整列さ
せた穴明けヘツドとを同列に整列させ、ヘツド移
動ステージ上に挿入していることを特徴とするス
ルーホール形成装置とするものである。

なお、上記のＸ方向およびＹ方向は、ほぼ水平
で、互いに直交する２方向であるものとする。

［作用］ 本発明では、穴明けヘツドの下方でセラミツク
グリーンシートをカセツト板に固定し、穴明け位
置についてはＸ方向はヘツド移動機構部により穴
明けヘツドを移動し、Ｙ方向はグリーンシート移
動機構部により前記カセツト板を移動することで
位置決めする。穴明けヘツドは、フライトピンと
穴明けピンを備えていて、積層圧電素子に通電さ
れると、穴明けピンが案内板に案内されて、下方
のグリーンシートに対して穴明け動作を行う。

この穴明けピンはヘツド移動ステージ上に数種
類の異なつたピツチで装着されているのでピツチ
が異なつた数種類のスルーホール形成作業にも、
一台の装置で対応でき、しかもヘツド移動ステー
ジを交換する組替え工数を削除できる。

カセツト板の下方には下型が配設され、その下
型はステツピングモータ駆動のカム機構で上下移
動できる。

ＸおよびＹ方向の位置決め、ヘツドの上下移動
および通電のタイミングは、制御部により制御さ
れる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。

第１図、第２図、第３図、第４図は本発明の一
実施例を説明するための図であり、第１図は本発
明に使用するスルーホール形成装置の一実施例を
示す一部破砕斜視図、第２図は第１図の穴明けヘ
ツド部の中央部分の断面図、第３図は第１図のヘ
ツド配列方向の断面図、第４図は穴明けヘツドの
斜視図、第５図は第２図の穴明けピン部分の拡大
断面図である。まず穴明けヘツドを説明すると、
第４図に示すように、穴明けヘツドは、コの字形
状の筐体１と積層圧電素子２と、フライトピン４
と、板ばね３を挟んでフライトピン４に連結され
た穴明けピン５とから主に構成されている。すな
わち、コの字形状の筐体１の内面上端部に積層圧
電素子２の一端が固定され、凹形状の板ばね３
は、その両端を筐体１の内面下部の両隅に固定さ
れている。板ばね３の中央部上面には、先端が球
面で高硬度高反発の材料（ここでは超硬材料）で
形成されたフライトピン４が固定されており、フ
ライトピン４の球面先端は積層圧電素子２の固定
されない方の一端に与圧され、接触している。板
ばね３の中央部下面にはフライトピン４と一体構
造の穴明けピン５が板ばね３の中央部を貫いて固
定されている。

穴明けピン５は、第５図に示すように、案内板
６の穴６０１に遊嵌され、案内される。穴明けピ
ン５の下方には下型支持板７が配設されていて、
その下型支持板７の上面に下型８が固定され、下
型８の中央部には穴明けピン５の直下方で且つ穴
明けピン５の先端エツジ部５０１と適当な隙間を
有し得る穴８０１が穿孔されている。セラミツク
グリーンシート９は額縁形状のカセツト板１０の
下面に貼付けられ、下型８と穴明けピン５の間に
挿入される。下型支持板７に設けられた穴７０１
は、セラミツクグリーンシート９の抜け屑を落ち
易くするためである。

次に第３図を用いて穴明けヘツドの配列を説明
する。

上記の穴明けヘツドを搭載するヘツド移動ステ
ージ１１の中央部両側には、筐体１を単体で遊挿
可能な寸法に穿設された複数個の長穴Ａ−１，Ｂ
−２，Ｃ−３が整列配置されている。この長穴Ａ
−１，Ｂ−２，Ｃ−３は本実施例では３種類のピ
ツチで配列されており、第１ピツチA₁がＡ−１
から次のＡ−１までで、第２ピツチB₂がＢ−２
から次のＢ−２までで、第３ピツチC₃がＣ−３
から次のＣ−３までである。つまり、異なつたス
ルーホールピツチのグリーンシートをＡ，Ｂ，Ｃ
の３種類製作する必要があるため、第１種類Ａの
スルーホールピツチの整数倍のピツチA₁で長穴
Ａ−１が設けられ、第２種類Ｂのスルーホールピ
ツチの整数倍のピツチB₂で長穴Ｂ−２が設けら
れ、第３種類Ｃのスルーホールピツチの整数倍の
ピツチC₃で長穴Ｃ−３が設けられている。筐体
１−１，１−２，１−３はこの長穴Ａ−１，Ｂ−
２，Ｃ−３にそれぞれ挿入され、押え板１３によ
り固定されている。

以下、第１図および第２図を併せて、本発明を
詳細に説明する。ヘツド移動ステージ１１は、直
線ガイド１４を介して、基板１５の上面両端部に
固定された門形支持台１６の上面両端部に摺動可
能に取付けられている。さらにヘツド移動ステー
ジ１１は、門形支持台１６の上面中央部端に設置
されたねじ１７（実施例ではボールねじ）と駆動
手段（第２の駆動手段）１８（実施例ではパルス
モータ）により左右移動させることができる。前
記ヘツド移動ステージ１１の後方端面には、直線
ガイド１９を介して、下型支持板７が固定されて
いる。

下型支持板７の下面には、基板１５に固定した
軸受２０により両端を支持されたカム軸２１が備
えられ、先端部には下型支持板７の下面に外周面
を密着したラジアル軸受２２が固定され、後端は
駆動手段（第１の駆動手段）２３が連結されてい
る。下型支持板７は片持ち支持であるが、ラジア
ル軸受２２に支持されているのでたわむことはな
く、またＸ方向の移動の際には、このラジアル軸
受２２に支持されて移動する。長穴Ａ−１，Ｂ−
２，Ｃ−３、穴明けピン５、案内板６の穴６０
１、および下型８の穴８０１は互いに位置合わせ
されている。

ヘツド移動ステージ１１の下方で基板１５の上
面には、ヘツド移動ステージ１１と直交する方向
にセラミツクグリーンシート移動ステージ２４が
配設され、その上面にカセツト板１０を固定する
固定機構２５が取付けられている。セラミツクグ
リーンシート移動ステージ２４は、基板１５の上
面に固定した直線ガイド２６上に摺動可能に取り
付けられており、ねじ装置２７（実施例ではボー
ルねじ）と駆動手段（第３の駆動手段）２８（実
施例ではパルスモータ）により前後移動させるこ
とができる。

基板１５の上面端部に固定されたフオトセンサ
２９，３０，３１はセラミツクグリーンシート移
動ステージ２４の位置検出用であり、セラミツク
グリーンシート移動ステージ２４の上面端部に固
定された遮蔽板３２によりオン、オフする。フオ
トセンサ２９はセラミツクグリーンシート移動ス
テージ２４の前進移動限界の位置検出用であり、
フオトセンサ３０は原点位置検出用でフオトセン
サ３１は後進移動限界の位置検出用である。また
フオトセンサ２９およびフオトセンサ３１はセラ
ミツクグリーンシート移動ステージ２４の暴走防
止の安全スイツチも兼ねている。

フライトピン４を作動し、穴明けさせるための
積層圧電素子２に通電するタイミングの制御と、
ヘツド移動ステージ１１をＸ方向に移動させる駆
動手段１８の制御と、セラミツクグリーンシート
９を支持しているセラミツクグリーンシート移動
ステージ２４をＹ方向に移動させる駆動手段２８
の制御と、下型支持板７を上下移動させる駆動手
段２３の制御とは、ソフトウエアを使つた制御装
置３３により自動制御するように構成されてい
る。

次に、その動作について説明する。

装置の初期設定は、セラミツクグリーンシート
移動ステージ２４上に固定された遮蔽板３２がフ
オトセンサ２９を遮蔽している状態である。この
位置にセラミツクグリーンシート移動ステージ２
４が停止している状態で、セラミツクグリーンシ
ート９を下面に貼付けたカセツト板１０をセラミ
ツクグリーンシート移動ステージ２４の上面に設
置し、固定機構２５により固定する。

次に制御装置３３のスタートスイツチをオンす
ると、駆動手段２８が作動を始めて、セラミツク
グリーンシート移動ステージ２４は遮蔽板３２が
原点（スルーホール開始位置）検出用のフオトセ
ンサ３０を遮蔽し、スイツチングさせるまでＹ方
向に後進する。これと同時に駆動手段１８も作動
を始めて、ヘツド移動ステージ１１も原点（スル
ーホールの開始位置）の検出を行う。セラミツク
グリーンシート移動ステージ２４が原点位置で停
止すると、同時に駆動手段２３も作動を始めて、
カム軸２１とラジアル軸受２２により下型支持板
７は所定の距離（本装置では約２mm）だけ押上げ
られる。これは、カセツト板１０を挿入する際
に、カセツト板１０の側面と下型支持板７が接触
してグリーンシート９が破損するのを防止するた
めである。

下型８が所定の位置で停止すると、３種類のグ
リーンシートパターンＡ，Ｂ，Ｃの中から所定の
パターン位置の積層圧電素子２に通電される。こ
の時グリーンシートパターンＡならば穴明けヘツ
ド１−１、Ｂならば１−２、Ｃならば１−３をそ
れぞれ使用する。積層圧電素子２に通電される
と、積層圧電素子２の特性上瞬間的に数μｍ伸び
るため、積層圧電素子２に与圧されているフライ
トピン４は弾き飛ばされて、穴明けピン５の先端
エツジ５０１と下型８の穴８０１の上面外径エツ
ジ部でセラミツクグリーンシート９にスルーホー
ルを形成する。

フライトピン４が作動すると、凹形状の板ばね
３はたわみを生じるが、力の限界点を過ぎると板
ばね３の弾性復元力により初期の位置に戻され
る。フライトピン４が初期状態に戻ると（実施例
では時間で判断）、駆動手段１８に所定の１ピツ
チ分のパルスが投入され、ヘツド移動ステージ１
１は１ピツチ（穴明けヘツド挿入間隔の１／整数
のピツチ）分の距離移動する。移動後停止する
と、前記のごとく積層圧電素子２とフライトピン
４は所定の動作を行い、再びヘツド移動ステージ
１１は１ピツチ移動して、積層圧電素子２とフラ
イトピン４は所定の動作を行う。これを数回繰り
返してその動作が終了すると、今度は駆動手段２
８に所定の１ピツチ分のパルスが投入され、セラ
ミツクグリーンシート移動ステージ２４が１ピツ
チ分移動する。該ステージ２４が移動後停止する
と、前記の如くヘツド移動ステージ１１が所定の
動作を行う。以上、これらの動作を繰返し行うこ
とによりセラミツクグリーンシート９上に所定の
パターンのスルーホールを形成する。

このように一連のスルーホール形成動作が終了
すると、駆動手段２３が逆転して、下型支持板７
は下降し、所定の位置で停止すると、駆動手段２
８が作動してセラミツクグリーンシート移動ステ
ージ２４は初期の状態まで移動し、フオトセンサ
２９を遮蔽して停止する。これでスルーホール形
成動作は終了するので、作業者はカセツト板１０
の取換えを行う。続いて他のグリーンシートパタ
ーンを形成する場合の制御装置のソフトウエアか
らこれらのパターン（Ａ，Ｂ，Ｃの中から）を選
び出し前記と同様の操作を繰返し行えばよい。

［発明の効果］ 以上、説明したとおり、本発明によれば、ヘツ
ド移動ステージ上に数種類の異なつたピツチで穴
明けヘツドを装着できるようにしたことにより、
ピツチが異なつた数種類のスルーホール形成作業
にも一台の装置で対応でき、しかもヘツド移動ス
テージを交換する組替え工数を削除できるなどの
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスルーホール形成装置の
一実施例の部分破砕斜視図、第２図は第１図実施
例の穴明けヘツド部の縦断面図、第３図は第１図
実施例のヘツド配列方向の縦断面図、第４図は穴
明けヘツドの斜視図、第５図は第１図実施例の穴
明けピン部の縦断面図、第６図は従来のスルーホ
ール形成装置の部分破砕斜視図である。 １…筐体、２…積層圧電素子、３…板ばね、４
…フライトピン、５…穴明けピン、６…案内板、
７…下型支持板、８…下型、９，５２…セラミツ
クグリーンシート、１０…カセツト板、１１，５
１…ヘツド移動ステージ、１３…押え板、１４…
直線ガイド、１５…基板、１６…門形支持台、１
７，２７…ねじ、１８，２３，２８…駆動手段、
１９，２６，５２…直線ガイド、２０…軸受、２
１…カム軸、２２…ラジアル軸受、２４…セラミ
ツクグリーンシート移動ステージ、２５…固定機
構、２９，３０，３１…フオトセンサ、３２…遮
蔽板、３３…制御装置、５０…穴明けヘツド、５
０１…エツジ部、６０１，８０１…穴、７０１…
屑取り穴、Ａ−１，Ｂ−２，Ｃ−３…長穴、１−
１，１−２，１−３…穴明けヘツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 積層圧電素子により動作するフライトピンお
   よび穴明けピンを備えた穴明けヘツドと、その穴
   明けヘツドの下方で前記穴明けピンを案内する案
   内板と、該案内板の下方に設けられてセラミツク
   グリーンシートを固定するカセツト板と、前記穴
   明けピンより径寸法の大きい穴を有し、前記カセ
   ツト板の下方に前記セラミツクグリーンシートを
   介して配設された下型と、該下型を前記穴明けヘ
   ツドおよび前記案内板に対して上下移動させる第
   １の駆動手段を備えた上下移動機構部と、複数枚
   整列させた前記穴明けヘツドと前記上下移動機構
   部を支持するヘツド移動ステージと穴明けヘツド
   を固定する押え板および第２の駆動手段を備え、
   Ｘ方向に移動するヘツド移動機構部と、前記カセ
   ツト板を支持するセラミツクグリーンシート移動
   ステージおよび第３の駆動手段を備え、前記カセ
   ツト板をＹ方向に移動するグリーンシート移動機
   構部と、フライトピンを動作させる積層圧電素子
   の通電タイミングの制御および前記上下移動機構
   部の第１の駆動手段、前記ヘツド移動機構部の第
   ２の駆動手段、前記グリーンシート移動機構部の
   第３の駆動手段の制御を行う制御部とを備えてな
   るスルーホール形成装置であつて、所定のピツチ
   で整列させた穴明けヘツドと、少なくとも一種の
   該ピツチとは異なるピツチで整列させた穴明けヘ
   ツドとを同列に整列させ、ヘツド移動ステージ上
   に挿入していることを特徴とするスルーホール形
   成装置。