JPH0639795A - 穿孔方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定速で移動する基板に穿孔を施すため、可変
配列をなすように構成された複数の順次制御式パンチを
利用するシステムを提供することにある。 【構成】 これらのパンチが、該パンチの順次作動につ
れて、ホールまたはヴアイアが形成される定速基板に隣
接して配置されている。パンチ配列が、基板の移動方向
に対する垂線に対して角度をつけて配置される。定速で
移動する基板、及び、この基板に対して角度がつけられ
るパンチ配列の場合、パンチの順次作動が可能であるの
は明かである。従って、最初のパンチを作動させなけれ
ばならない時と後続のパンチの作動との間には、配列の
角度のため、遅延が生じる。従って、最初のパンチに付
勢しなければならない時と後続のパンチの付勢との間に
おけるこの遅延のため、単一の電源で、一群のパンチに
エネルギを供給することが可能になる。さらに、本発明
の磁気反発システムの場合、パンチ配列の再構成及び追
加穿孔操作の実施を必要とせずに、同じ基板上に中心間
距離の異なるホール行を打ち抜くことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、最終的にはコ
ンピュータ等のような電子装置の製造に用いられる電子
回路構成部品の作製のため、通常は「グリーンシート」
とも呼ばれる基板材料にホールを形成することに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】先行技術において、数多くのタイプの穿
孔装置が見受けられる。例えば、米国特許第4,821,614
号には、単一のパンチ要素、及び、穿孔される材料のシ
ートを支持するキャリッジを選択的に移動させるプログ
ラマブル装置を備えたパンチ装置の解説がある。米国特
許第4,872,381号には、単一のパンチを備えたもう１つ
のパンチ装置の解説がある。1977年９月のＩＢＭ Techn
ical Disclosure Bulletine 第20巻第４号1379〜1380頁
には、独立して作動する複数のプログラマブル穿孔要素
を備えたパンチ装置が示されている。穿孔すべき基板
は、可動テーブルによって支持されている。1984年３月
のＩＢＭ ＴＤＢ第26巻第10Ａの5100〜5102頁には、適
切な時間でプッシュ・ロッド及びパンチ・キャリヤを押
し下げるために押し下げられるプラテンに、電気機械的
に固定された高密度のパンチ配列をなす機械パンチの解
説がある。同時に、パンチが押し下げられて、基板材料
に穿孔が施される。1989年11月のＩＢＭ ＴＤＢ第30巻
第６号355〜358頁には、一定速度で移動する基板に穿孔
を施す（高速度で）ことによって、基板にヴアイア・ホ
ールを形成するのに、単一のパンチが用いられる穿孔装
置の説明がある。1989年２月のＩＢＭ ＴＤＢ第31巻第
９号には、基板にヴアイア・ホールの完全なパターンを
形成するのにパンチとダイを用いるフレックスパンチ機
の説明がある。パンチとダイのアセンブリは、基板に対
する穿孔中に一定速度で移動する。

【０００３】単一のパンチ機に対するもう１つの従来の
代替案は、基板の移動方向と垂直をなし、穿孔される基
板の幅にわたるバーに取りつけらた等間隔のパンチ配列
を設けることである。この構成の場合、基板はＹ軸方向
に移動し、パンチは、要求と同時に作動する。パンチの
間隔が、ホールの格子サイズを超える場合であって、格
子サイズとパンチ間隔の比が整数の場合、穿孔タスクを
完逐するのに必要な基板のパス数は、この比に等しい。
基板の各パス毎に、材料は、Ｘ軸に沿って１格子単位ず
つ割り出されるので、Ｘ軸に沿った基板のインクリメン
タル移動のための離散的割出し装置が必要になる。さら
に、物理的サイズ要件及び電力使用のため、このような
配列をなすパンチの同時作動には、各パンチ毎に独立し
た電源が必要になる。このシステムの欠点としては、電
源問題及びＸ軸方向に移動可能な離散的割出し装置を設
けなければならないという要件がある。

【０００４】前述の参考文献には、順次制御される、可
変配列をなす複数のパンチを利用して、均一な高速度で
搬送中の基板に穿孔するものはない。切り裂かれたり、
引き裂かれたりするひずみを避けるため、パンチ速度は
基板速度に対して極めて高くなければならないので、主
たる問題は、一定した移動を行う基板に対する穿孔に関
して存在する。「高速度で」穿孔を施す従来のシステム
は、基板速度と相対的に必要とされる速度を得るため、
極めて大きい電源を利用しなければならない。大電源に
は、相応じて大きい物理サイズと、その利用が、単一の
パンチ、または、複数のパンチが固定された１つのダイ
・セットに制限されるという電力要件が伴うため、配列
をなす各パンチ毎に大電源を用いることができなくな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、一定速度で移動中の基板に複数のホールを穿孔可能
な穿孔装置を提供することにある。さらに、間隔の異な
る入力／出力接点を備える電気的構成部品を特定の基板
に固定できるように、異なるセンタに複数のホールを穿
孔する能力を備えることによって、従来のシステムを改
良することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来技術とは異なり、本
発明は、可変構造の配列をなすように構成された順次制
御される複数のパンチを利用する。これらのパンチは、
パンチの順次作動につれて、ホール、すなわち、ヴアイ
アが形成される、連続して移動する定速基板に隣接して
配置される。

【０００７】従来の穿孔システムに関する主たる問題
は、複数の電源を必要とするパンチの同時作動にある。
単一の電源は、比較的高速度の再充電が可能であり、パ
ンチ配列の角度を回転させている間に、この再充電に必
要な時間及び基板の速度を考慮に入れ、特異な外観のホ
ール位置を生じさせて、同時作動が不要になるようにす
ることができる。単一のパンチに適応することができ、
高速度の再充電が可能な小電源は、はるかに大きく、は
るかに高価な電源に比べると、はるかに有利である。本
発明のもう１つの利点は、複数の格子サイズに適応する
ことであり、やはり、パンチ配列の角度を回転させるこ
とによって行われる。さらに、この角度による方法を利
用しない場合（例えば、従来技術のシステム）、複数の
パンチで「高速度で」穿孔を施すのは不可能である。

【０００８】パンチの配列は、好ましくは直線状であ
り、基板の移動方向の垂線に対して角度をなすように配
置されている。この特定の技術の熟練者には明らかなよ
うに、基板が一定速度で移動し、配列をなすパンチがこ
の基板に対して角度をつけられると、パンチの順次作動
が可能になる。すなわち、配列の角度のため、最初のパ
ンチを作動させなければならない時間と、後続のパンチ
の作動との間に遅延が生じる。従って、最初のパンチに
付勢しなければならない時間と後続のパンチの付勢との
間におけるこの遅延のため、単一電源によって、グルー
プをなすパンチにエネルギを付与することが可能にな
る。穿孔動作間における電源の再充電速度が、基板の最
高移動速度を決定する。基板の移動方向と垂直をなす、
穿孔すべきホール列のうち最初のホールが配列内におけ
る後続の各パンチに到達する時間は、基板が配列をなす
パンチ間の線形距離を移動するのに必要な時間量だけ遅
延する。この遅延時間は、電源の再充電速度の関数であ
る。

【０００９】さらに、本発明の磁気反発穿孔システムの
場合、「高速度で」穿孔を施して、同じ基板に中心間の
距離が異なるホール行を形成することができ、パンチ配
列の再構成及び追加穿孔操作の実施を必要としない。

【００１０】以上の要約に従って、当該技術の熟練者に
は、添付の図面に関連して行われた以下の説明及び付属
の請求項から、本発明の目的の特徴及び利点が明らかに
なるであろう。

【００１１】

【実施例】本発明の高速パンチ装置の最も重要な特徴の
１つは、「高速度で」穿孔することができるということ
である。高速度のパンチによって、パンチとヴアイア位
置とのアライメントをとるために行われる基板の始動及
び停止操作が不要になる。この特徴は、連続した働きに
よる性能の増大だけでなく、生産されるヴアイア・ホー
ルの質にも重要な意味を持つことになる。

【００１２】単一パンチ装置を論理的に拡張すると、基
板の移動量を最小限にし、また、パンチが別個に動作す
るためスループットを増大させるパンチ配列である、本
発明のようなマルチ・パンチ装置になる。独立した組を
なすパンチには、高価で、電気的に要求が過酷になる可
能性のある（高電気エネルギ要件）独立した組をなす電
源が必要になる。しかし、十分な高速度で単一電源の再
充電が可能であって、ヴアイア位置に遭遇する速度が
（基板速度）電源の再充電速度よりも遅い場合、この単
一電源を利用して、組をなすパンチに適応することがで
きる。複数パンチの場合、基板取扱い速度が遅くなるの
で、高速度の単一パンチの場合に比べて、技術的にはる
かに実用的であるという点に留意すべきである。これ
は、高速度で移動中に極めて小さいホールが打ち抜かれ
る微小材料、すなわち、基板の安定した保持を維持する
ことに関連した複雑さによるものである。さらに、一般
的にいえることだが、穿孔を施すべき材料に、ヴアイア
を完全に補足するものが含まれていなければ（低密度の
格子）、従来の穿孔システムは、ヴアイアのアライメン
トがとれるのを待つことになる（準備の整った状態のパ
ンチ）。

【００１７】不可変穿孔装置の場合、及び、単一パンチ
だけしか作動させることのできない単一電源の場合、再
充電速度に関係なく、高速度の穿孔は不可能である。高
速穿孔を可能にするため、本発明では、パンチ配列の角
摂動を利用して、穿孔を施すべきヴアイアが同時に複数
のパンチに遭遇しないようにする。こうして、高速穿孔
中の順次作動を実現することができる。従って、本発明
の穿孔装置は、単一電源をより有効に利用し（これによ
って、ヴアイア・ホールが散在することによる従来のシ
ステムの待機状態が回避される）、同時に、低い基板速
度を維持するために、電源の再充電速度を利用する。や
はり、本発明は、電源の再充電速度の効用によるもので
ある。

【００１８】角摂動の概念によって、格子のフレキシビ
リティも得られる。この角変位の計算に利用される数学
は、小さな角摂動を目ざしたものであるが、単純かつ理
解しやすい点はそのままである。ただし、配列内におい
て隣接するパンチの間隔が一定のため、穿孔を施す格子
を完全に自由に選択するわけにはいかない。この間隔
は、所定の組をなす、可能性のある望ましい格子ポイン
トに適応するように選択されたクリティカルな設計パラ
メータである、すなわち、物理的に可能な格子ポイント
間の最小公倍数が、この設計パラメータの決定に利用さ
れる。

【００１９】図１を参照すると、パンチ装置が示されて
おり、全体が参照番号１で表示されている。基板繰出し
カセット２が、ガイド・ローラ６及びテンション・ロー
ラ８を介して、複数のクロス部材18に沿って間隔をあけ
て配置された磁気反発パンチの配列10に可撓性グリーン
・シート４を提供する。穿孔後、基板４は、追加テンシ
ョン・ローラ8ａ、ガイド・ローラ6ａを通って、基板巻
取りカセット2ａに入り込む。どのように処理前にカセ
ット２に基板４を納め、ヴアイア・ホールの穿孔後にカ
セット2ａに基板を納めることができるかは図から明か
であろう。パンチ配列10は、テーブル12に物理的に取り
つけられている。エンコーダ14は、繰出しカセット２に
隣接して配置されており、基板４の長さにわたって延び
る複数のコード化ホール32（図４）に基づいてパンチ配
列10に対する基板４の位置を求める。モジューラ取り付
け手段50が、テーブル12に移動可能に取りつけられる。
留意すべきは、可変クロス部材18の多くの構成は、本発
明の意図するところであり、図１及び図５は、こうした
可能性のある構成のうちの１つを表したものにすぎない
ということである。クロス部材18がそのまわりを回転す
ることが可能なピン11が、取り付け手段50をテーブル12
に接続している。ねじ込みロッド13のような、ねじで取
り付け手段50と係合することができる調整手段が設けら
れている。ねじ込みロッド13は、テーブル12に取りつけ
られた、回転可能に固定されるアンカ手段15である。従
って、ねじ込みロッド13が回転すると、クロス部材18が
ピン11まわりを回転することになる。こうして、クロス
部材18は、基板４の移動方向の垂線に対して角変位させ
ることができる。位置決め手段30は、クロス部材18が基
板４の移動方向に対して垂直な方向に移動しないように
保証する。留意すべきは、繰出しカセット２及び巻取り
カセット2ａは、基板の移動方向の１つを示している
が、パンチ装置１は、どちらかの方向に移動する基板に
関して動作することができるという点である。もちろ
ん、単一クロス部材18が本発明の意図するところである
が、この場合、ヴアイアの格子形成には、パンチ配列10
の下方における基板４の多重パスが必要とされる。従っ
て、パンチ装置１は、双方向装置である（図１の矢
印）。望ましい実施例の場合、複数のパンチ16及び関連
する電源を備えた複数のクロス部材18が設けられて、穿
孔が、配列の下方において基板を１回パスすることによ
って行われるようになっている。

【００２０】図２は、配列10内における個々のパンチ16
の配置を示す平面図である。配列10が、個々のパンチ16
を含む複数のクロス部材18から構成されることが理解さ
れるであろう。もちろん、クロス部材18の位置、及び、
個々のパンチ16の数及び配列を変更することによって、
配列10の構成は、数においてほぼ無制限にすることがで
きる。例えば、図２には、３つのクロス部材18が示され
ているが、パンチ16を備えた追加クロス部材18は、本発
明のパンチ装置によって、一回のパスで格子が形成され
るように、例えば、図１に示すように、全てのクロス部
材18が互いに隣接するように利用することができる。

【００２１】コーナ・ホール20は、図示のように、引き
続き、トリミング処理を受けて、同じ穿孔を施される他
の領域に積み重ねることが可能になる基板４の領域を形
成する。次に、積み重ねられた基板には、アライメント
をとって打ち抜かれたホールを介して導電材料が配置さ
れる。さらに、これら積み重ねられた基板は、電子的構
成部品を形成するため、グレイジング、積層等の処理が
施される。

【００２２】また、図２から明らかなように、クロス部
材18は、基板４の移動方向に対する垂線から角度αだけ
オフセットしている。クロス部材18ａを見て分かるよう
に、オフセット角αのため、パンチ間の遅延計数（ｔ）
及びそれぞれの基板速度を考慮して、パンチ16B〜16Nを
順次作動させることによって、基板４の移動方向に対し
て垂直なライン22に沿ったホール行が形成される。パン
チ16のこの順次作動によって、用いられる電源を従来の
穿孔システムに比べて大幅に小型化することができる。
各クロス部材18,18A,18B ...18Nは、角度αだけオフセ
ットしており、各配列をなすパンチが、基板４の移動方
向と垂直なホール行を形成できるようになっている。

【００２３】配列10の可変性は、また、打ち抜かれたホ
ールの中心間距離を可変性にすることができる。パンチ
16Nと16Aの間隔が、角度αの変化につれて変動する、例
えば、クロス部材18が最初に遭遇するパンチ16Bのまわ
りを回転中に、αが増すにつれて、間隔が狭まる。さら
に、パンチ16Aと16Mの間隔Ｄ２は（図２）、オフセット
角αの増減に対して変動する。従って、本発明によっ
て、どのように一定した移動を行う基板４に対する１回
のパスで、中心間距離の異なる複数のホールに穿孔を施
すことができるかは明かであろう。

【００２４】穿孔を施すべきヴアイア行を表すライン2
2、該ヴアイア行の最初のパンチと該ヴアイア行の最後
のパンチ（16Bと16N）との間のオフセット距離である距
離Ｄ３、及び、パンチ16B〜16Nからなる行の中心と交差
するライン24が、直角三角形を表すことが分かる。従っ
て、後述のように角度を求めることができ、ライン24の
長さが分かっているので、距離Ｄ３は、三角形の関係を
利用して求めることができる。パンチ間遅延係数は、パ
ンチの駆動に用いられる電源の再充電速度によって決ま
る。この遅延（ｔ）は、できるだけ短く、従って、基板
速度をできるだけ速くすることができるのが望ましい。
基本的に、電源によって設定されるパンチ間遅延（ｔ）
は、基板４を移動させることが可能な速度を決めること
になる。

【００２５】図３には、角変位したパンチ16の行、直角
三角形の斜辺をなす中心線24が示されている。ライン22
は、基板４の移動方向に対して垂直であり（図２）、こ
の三角形のもう１つの辺を形成するパンチ16のもとの位
置を表している。図３の三角形が、図２に関して前述の
三角形を表しており、配列10の構成をかえる場合、配列
10のパンチと基板４の関係を表すために利用できる。図
３には、クロス部材18ａに配置されて、三角形の斜辺
（ライン24）を形成するようなパンチ16の行が示されて
いる。クロス部材18ａに沿った最初と最後のパンチ間に
おける距離が、やはり、距離Ｄ３で表されている。

【００２６】上述のように、配列をなす複数のパンチの
同時作動の場合、必要となる電気エネルギの量は、同時
作動時に複数のパンチが必要とするエネルギの供給を１
つの電源で行うことが実際上不可能になるほど大きいた
め、各パンチ毎に独立した電源が必要になる。従って、
本発明は、配列として構成されて、順次作動させること
ができ、パンチの各シーケンス毎に単一の電源だけしか
用いられない、複数のパンチを意図したものである。留
意すべきは、パンチ配列全体10が、単一の電源に関連し
た多数のパンチから構成できるということである。プロ
グラマブル・コントローラ80のようなコンピュータ（図
８）は、配列10内におけるパンチの順次作動を調整す
る。望ましい実施例の場合、約10〜20のパンチが単一電
源と連係することになる。

【００２７】定速移動する基板に対してパンチを順次作
動させるため、パンチ配列は、基板の移動方向に対して
垂線からわずかな角度αをなすように配置される。例え
ば、基板が定速で移動中、パンチ間遅延（ｔ）に適応す
るように、オフセットがつけられる。角度αは、次のよ
うに表すことができる。

【００２８】α ＝ arctan［ｄ／(n+1)Ｌ］

【００２９】ここで、ｄは穿孔を施すべき格子のサイズ
に等しく、ｎはパンチの数に等しく（クロス部材18に沿
って互いに等間隔に配置され、単一電源の制御を受け
る）、及び、Ｌはクロス部材18に沿ったパンチの間隔に
等しい。

【００３０】図３から分かるように、基板４は、矢印26
で示す方向に移動している。基板速度はＶで示され、こ
の速度は、格子サイズを、パンチ数に１を加え、パンチ
間遅延係数ｔを掛けた値で割った値以下、すなわち、ｄ
／(n+1)ｔに等しくすることが必要である。図３から分
かるように、パンチ16Bが、ホールの行Ｒ１を形成すべ
き基板４上のポイントが配列に接近すると、最初に作動
する。すなわち、パンチ16Bが最初に作動するパンチで
ある。引き続き、クロス部材18ａに沿って設けられた各
パンチが、図３に示すように右から左へ順番に次々と作
動する。順次作動は、図３に示すように、ポイントＲ１
がＹ方向における各パンチ16間を移動するのに必要な時
間を表すパンチ間遅延（ｔ）を考慮したものであり、ま
た、電源の再充電時間を考慮したものである。行Ｒ１に
おける最後のポイントがパンチ16Nによって穿孔を施さ
れると、行Ｒ１が完了し、基板４にホールが形成され
る。ライン25は、距離Ｄ３に相当し、パンチ16Bの最初
の作動からパンチ16Nの作動までの、行Ｒ１全体に対す
る穿孔時に経過する全パンチ間遅延時間を表している。
速度が、格子サイズ対パンチ数に１を加えてパンチ間遅
延を掛けた値の割合以下の場合（Ｖ≦ｄ／(n+1)ｔ）、
基板に穿孔すべきホールのマトリックス内におけるある
行の全てのホールが、次の行が形成される前に形成され
ることになる。

【００３１】ただし、パンチ配列の設計をフレキシブル
にして、格子サイズｄの範囲に適応できるようにするに
は、パンチ16間の距離Ｌが形成すべき１組の格子サイズ
の最小公倍数になるように設定しなければならない。こ
の最小公倍数ｄｉは、パンチ16に要求される最小物理間
隔に左右される。当該技術の熟練者には明らかなよう
に、多くの場合、パンチに要求される最小物理間隔は非
常に大きいため、さまざまな問題を生じ、非能率を招
く。

【００３２】こうした非能率を補償するため、本発明
は、所望の格子サイズｄが得られるように決めることの
可能な角度αだけ、パンチ配列を回転させることができ
る。まず、パンチの間隔Ｌは、組をなす格子サイズの最
小公倍数ｄｉの最大値に設定しなければならない。例え
ば、10、20及び30、(ミル)(0.254、0.508、及び、0.762
（mm）)が存在する場合、格子サイズの最小公倍数ｄｉ
は、60ミル(1.524mm)に等しい。次に、実現可能な最小
のＬは、Ｌをｄで割った値が整数になるように選択され
る。前例の場合、1.524mmが、格子サイズｄで割った場
合に整数が得られる。例えば、60/10=６、60/20=３、及
び、60/30=２が得られる。実現可能な最小の格子サイズ
である。パンチ間隔Ｌは、パンチ16の物理的特性に基づ
いて設定されることになる。本発明で利用されるパンチ
の場合、60ミル(1.524mm)の間隔は、不可能であるが、
約600ミル(15.24mm)の間隔を利用することができる。本
発明は、他の格子サイズｄ’の穿孔を考慮したものであ
るが、この場合、ｄ’は、上述のように、ｄの最大値以
下である。他の格子サイズｄ’の場合、可変アレイ10の
クロス部材18は、例えば、図２及び図３の16Bといった
最初のパンチ位置において、角度αだけ回転することに
なるが、この場合、基板の移動方向に対して垂直な軸に
対し角度αをなす、パンチ間の距離Ｌを有する突出部
（垂直な軸に対して距離Ｌを有する該突出部は、Ｌ’で
表示する）が、Ｌ’をｄ’で割った値が整数の場合、
式：Ｌ’＝Ｌ COS α を満たすことになる。本発明の応
用例の大部分では、ｄの最大値以外の格子サイズが利用
されるのは明かである。従って、αの計算は、基板４に
打ち抜くべきホールのほとんどの格子間隔について行わ
なければならない。

【００３３】所望の格子サイズｄ’を得るのに必要な角
度αに関するセット・アップ値を計算するため、図２及
び３に示す三角形の三角法の関係が用いられる。角度α
は、クロス部材18の数が、基板４の複数パスを必要とす
るような場合、穿孔を施すさまざまな格子サイズのそれ
ぞれについて変更が加えられる。図３から分かるよう
に、直角三角形が、ライン22、24、及び、Ｄ３によって形
成され、クロス部材18ａに沿った全てのパンチ、すなわ
ち、16B〜16Nを包囲している。この場合、Ｌ’は、（Ｌ
−ａ）に等しく、ここで、”ａ”は、クロス部材18に沿
ったパンチ16間の距離、すなわち、Ｌと、角度αだけ突
き出した後の基板４に対して垂直な方向におけるパンチ
16間の距離（すなわち、Ｌ’）との差に等しい。留意す
べきは、Ｌ’の値は、デカルト座標系のＸ軸に対して突
き出したパンチ間の距離の成分に相当するということで
ある。さらに、直角三角形19を形成することができる
が、ここで、斜辺はＬに等しく、Ｌ’は、隣接する辺で
あり、Ｌ−ａに等しい。距離”ａ”は、量［Ｌ−（ｍ
ｄ’）］が正になる最大整数を求めることによって計算
することができるが、ここで、ｄ’は、角度αの回転に
基づいて穿孔を施すべき新しい格子サイズである。こう
して、本発明は、可能性のある最小角度αを利用し、結
果生じるＬ’の突出部に、格子単位サイズｄ’の整倍数
が含まれるようにする。

【００３４】パンチ数ｎは、常に整数であり、Ｌ−ａに
等しいＬ’の値は、Ｘ軸に対し角度αで距離Ｌだけ突出
した部分であるため、Ｙ方向における（基板４の移動方
向）突出部は、ピタゴラスの定理を用いて、次のように
求めることができる。

【００３５】Ｙ2＋（Ｌ’）2＝ Ｌ2

【００３６】Ｌ’にＬ−ａを代入すると、次のようにな
る。

【００３７】Ｙ2＝ Ｌ2−（Ｌ−ａ）2 Ｙ ＝ sqrt［Ｌ2−（Ｌ−ａ）2］

【００３８】従って、

【００３９】α ＝ arcsin（Ｙ／Ｌ）

【００４０】図３から分かるように、計算されたＹ値
は、基板４の移動方向に沿った、隣接するパンチ間の距
離に等しい、クロス部材18に等間隔で配置されたパンチ
の場合、Ｙ方向全体の距離は、Ｙ値とパンチ数ｎから１
を引いた値を掛けたものに等しい、すなわち、Ｙtot＝
Ｙ(n-1)。図３の例の場合、６つのパンチが示されてお
り(n=6)、従って、Ｙtot＝Ｙ(6-1)＝５Ｙ。

【００４１】上述のように、本発明は、パンチ16の順次
作動を可能にするものである。この目的を達成するに
は、パンチ間の遅延時間（ｔ）を考慮しなければならな
い。速度Ｖは、既知のところであり、隣接するパンチ間
の距離Ｙは、上述のように計算することができる。従っ
て、パンチ間遅延時間（ｔ）は、距離Ｙを速度Ｖで割っ
た値に等しく、すなわち、ｔ＝Ｙ／Ｖである。上述のよ
うにパンチ間遅延（ｔ）は、電源が必要とする再充電時
間の関数である。従って、所定の角度αの場合、Ｙはα
によって決まるので、本発明のシステムの穿孔速度を最
適化するため、速度Ｖを変えることになる。基板速度Ｖ
は、カセット２、２ａまたはテンション・ローラ８、８
ａ（図１参照）に結合された変速電気モータのような従
来の手段によって変えることができる。さらに、量Ｌに
Ｙを掛けて、ｎが１〜ｎ−１に等しい場合の全ての値に
関してｄ’で割った値は、同時に打ち抜かれる複数のホ
ールが一列に並ぶことを表しているので、整数である必
要はない。前述のように、本発明の特徴は、従来技術と
は対照的に、同時穿孔の場合に、打ち抜くべき複数のホ
ールのアライメントが決してとれないようにすることに
よって、複数の順次作動されるパンチに対して単一の電
源を利用できるようにする。

【００４２】中心間の距離の異なるホールの格子を打ち
抜くことができるように、パンチ間遅延（ｔ）及び突き
出した角度αの検討を行える方法については明かであ
る。角度α及び時間ｔの計算では、電源の再充電速度及
び基板速度だけでなく、角度αに基づき、クロス部材18
に沿ったパンチ間隔Ｌ及びパンチ配列10のＸ及びＹ成分
を考慮に入れることになる。図１に示すように、調整手
段には、上述のように求められた計算角度だけ、各クロ
ス部材上のあるポイント（ピン11）まわりで配列10を回
転させるのに用いることが可能な、ねじ付きロッド13ま
たは別の従来の装置を含むことができる。留意すべき
は、多数の基板に同じヴアイア格子を形成しなければな
らず、角度αをパンチ装置に組み込む場合には、多数の
穿孔を施す用途が可能になる。すなわち、配列10のクロ
ス部材18は、永久角度αで固定されるように構成される
（図５）。

【００４３】図４は、エンコーダ14によって読み取ら
れ、図示のように、連続した基板４の一方の側に沿って
配置されたコード化ホール32を含む、本発明の穿孔装置
のもう１つの平面図である。エンコーダ14によって得ら
れた情報は、次に、図８に示すプログラマブル・コント
ローラ80に送られる。クロス部材18は、図示のように、
角度αの配向が施されている。本発明が、Ｘ座標及びＹ
座標に対するクロス部材18の正と負の両方の勾配を意図
したものであることは、明かである。最後に、基板４内
に穿孔すべき格子の代表的な領域36が示されているが、
この場合、基板４には、ホールまたはヴアイア34が打ち
抜かれている。格子間隔Ｄ４及びＤ５は、図示のよう
に、それぞれ、図３の間隔Ｌ’及びＹを表している。

【００４４】図５は、本発明の穿孔装置に関するさらに
詳細な図である。図１に示すように、基板４は、クロス
部材18に隣接し、その下方において、テンション・ロー
ラ８、８ａ間を移動する。クロス部材18の下には、クロ
ス部材18と解放可能に係合する取り付け手段50が設けら
れ（図６参照）、取り付け手段50の三角形のアパーチャ
52に、クロス部材18の三角形のベース部材51を挿入し、
スライドさせることによって、クロス部材18をテーブル
に固定できるようになっている。

【００４５】図６は、ベース部分51、及び、クロス部材
18を所望の位置に維持し、穿孔装置時に、Ｘ方向におけ
るスライド移動を阻止する位置決め手段30（図１〜図
５）に接続するコネクタ31を示す、クロス部材18の透視
図である。

【００４６】図７は、本発明の実際のパンチ16に関する
詳細図である。ケーブル40は、電磁コイル42を電源に接
続する（図８）。電磁コイル42に隣接して、冷却液室41
が設けられており、電磁コイルから放熱するため、流体
を循環させることによって、その能力を高めることが可
能になっている。導電性ディスク43は、電磁コイル42に
隣接して配置され、パンチ48に固定されており、電源が
電流を提供すると、電磁コイル42に反発して離れる。バ
ネ44が、パンチ48のまわりで環状に変位し、電磁コイル
42に隣接したディスク43にバイアスを加えるため、室45
内に配置されている。ガイド・ブッシング46が、パンチ
48のまわりに環状に配置されて、下方へのガイドを行
う。穿孔動作時に基板４を支持し、グリーン・シートの
引張りまたは引裂きが最小限にとどめられるようにする
ダイ49が、示されている。

【００４７】図８は、本発明によって、配列10をなすパ
ンチ10の順次作動を行うのに利用できる代表的な電源を
表したものである。この代表的な電源によって、電圧源
67及び充電スイッチ69が得られる。コンデンサ71が、イ
ンダクタ73、75、77に電気エネルギを供給する。留意すべ
きは、インダクタ73、75、77が、それぞれ、パンチ16の電
磁コイル42を表しているということである。いくつかあ
る市販モデルのうち任意のものとすることが可能なプロ
グラマブル・コントローラ80を利用して、スイッチ69に
制御を加え、コンデンサ71に充電することができる。さ
らに、プログラマブル・コントローラ80が、スイッチ7
2、74、76を制御する。スイッチ69、72、74、76は、それぞ
れ、コントローラ80からの電気パルスで制御可能なシリ
コン制御式整流器（ＳＣＲ）とすることができる。順次
タイミングをとってスイッチ72、74、76を閉じることによ
って、コンデンサ71から放電される電気エネルギをパン
チ16のインダクタ73、75、77（コイル42）の１つに供給す
ることができる。この順次作動を行うため、プログラマ
ブル・コントローラ80には、あらかじめ決められた角度
α、コンデンサの再充電速度の関数であるパンチ間遅延
時間（ｔ）、及び、基板４の可変速度に基づいてスイッ
チを閉じるように、セッチングまたはプログラミングが
施されている。一般に、電源は、コンデンサ71の充電及
び放電に必要な時間によって、磁気反発穿孔テクノロジ
における制限を表している。留意すべきは、本発明が、
パンチ16を順次作動させることで、より小型の電源の利
用を可能にし、電気エネルギの要件が緩和され、相応じ
て、充電及び放電時間が速まるようにすることによっ
て、この制限を部分的に解消するという点である。従っ
て、望ましい実施例の場合、コンデンサ71の制限を所与
のものとすれば、本発明は、できる限り速く、インダク
タ73、75、77に順次付勢し、同時に、あらかじめ計算され
たαの値、及び、既知のパンチ間遅延時間（ｔ）に基づ
いて基板速度を変動させる。最後に留意すべきは、図８
のスイッチ76及びインダクタ77は、単一の電源と連係
し、本発明の意図するところに従って順次作動させるこ
とが可能な、複数のパンチ（スイッチ及びインダクタ）
の概略を表している。

【００４８】いくつかの望ましい実施例を示し、解説し
てきたが、多くの変更及び修正を加えることが可能であ
る。例えば、パンチ操作の完了を検査し、確認するた
め、ファイバ・オプティカル・システムを利用すること
も可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、構成を変えることの可能なパ
ンチ配列を形成して、中心間の距離が異なるホールを備
えた格子を打ち抜くことができる装置及び方法を提供す
ることができる。さらに、パンチの順次作動によって、
単一の電源を利用して、複数のパンチに付勢することが
できるので、基板毎に、実質的に数に制限のないパンチ
を利用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定速の基板と磁気反発パンチ配列との関係を示
す本発明の全体図である。

【図２】移動する基板に対する配列の角度に加え、中心
間の距離が異なるホール行を打ち抜く本発明の能力を示
した、パンチ配列の平面図である。

【図３】パンチの角配置及び基板に対する関係及び互い
の関係をグラフで表した図である。

【図４】配列と基板の角度関係を示すパンチ配列のもう
１つの平面図である。

【図５】基板、及び、定位置に可変パンチ配列を維持す
る手段の斜視図である。

【図６】穿孔を施される基板と共に、配列のモジュール
・クロス部材を示す斜視図である。

【図７】図６の部分拡大図である。

【図８】本発明によって利用することが可能な電源の概
略図である。

【符号の説明】

１ パンチ装置 ２ 基板繰出しカセット ２ａ 基板巻取りカセット ４ 可撓性グリーン・シート ６ ガイド・ローラ ８ テンション・ローラ １０ 磁気反発パンチ配列 １１ ピン １２ テーブル １３ ねじ付きロッド １４ エンコーダ １５ アンカ手段 １６ パンチ １８ クロス部材 ２０ コーナ・ホール ３０ 位置決め手段 ３２ コード化ホール ４０ ケーブル ４１ 冷却液室 ４２ 電磁コイル ４３ 導電性ディスク ４４ バネ ４６ ガイド・ブッシング ４８ パンチ ４９ ダイ ５０ モジューラ取り付け手段 ５１ ベース部分 ５２ アパーチャ ６７ 電圧源 ６９ 充電スイッチ ７１ コンデンサ ７２ スイッチ ７３ インダクタ ７４ スイッチ ７５ インダクタ ７６ スイッチ ７７ インダクタ ８０ プログラマブル・コントローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】定速の基板と磁気反発パンチ配列との関係を示
す本発明の全体図である。

【図２】移動する基板に対する配列の角度に加え、中心
間の距離が異なるホール行を打ち抜く本発明の能力を示
した、パンチ配列の平面図である。

【図３】パンチの角配置及び基板に対する関係及び互い
の関係をグラフで表した図である。

【図４】配列と基板の角度関係を示すパンチ配列のもう
１つの平面図である。

【図５】基板、及び、定位置に可変パンチ配列を維持す
る手段の斜視図である。

【図６】穿孔を施される基板と共に、配列のモジュール
・クロス部材を示す斜視図である。

【図７】図６の部分拡大図である。

【符号の説明】 １ パンチ装置 ２ 基板繰出しカセット ２ａ 基板巻取りカセット ４ 可撓性グリーン・シート ６ ガイド・ローラ ８ テンション・ローラ １０ 磁気反発パンチ配列 １１ ピン １２ テーブル １３ ねじ付きロッド １４ エンコーダ １５ アンカ手段 １６ パンチ １８ クロス部材 ２０ コーナ・ホール ３０ 位置決め手段 ３２ コード化ホール ４０ ケーブル ４１ 冷却液室 ４２ 電磁コイル ４３ 導電性ディスク ４４ バネ ４６ ガイド・ブッシング ４８ パンチ ４９ ダイ ５０ モジューラ取り付け手段 ５１ ベース部分 ５２ アパーチャ ６７ 電圧源 ６９ 充電スイッチ ７１ コンデンサ ７２ スイッチ ７３ インダクタ ７４ スイッチ ７５ インダクタ ７６ スイッチ ７７ インダクタ ８０ プログラマブル・コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジエローム・アルバート・フランケニー アメリカ合衆国テキサス州テイラー、ウエ スト・セブンス・ストリート516番地 (72)発明者 カール・ハーマン アメリカ合衆国テキサス州オースチン、ス カイ・ウエスト・ドライブ12014番地

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に隣接して、複数のパンチを配置す
   るステップと、 前記基板の移動方向に対して前記パンチを角変位させる
   ステップと、 前記パンチを順次作動させるステップとを含む、 定速移動する基板に穿孔を施す方法。
2. 【請求項２】 前記基板内に格子状のホールを形成する
   ステップがさらに含まれることを特徴とする、請求項１
   に記載の穿孔方法。
3. 【請求項３】 穿孔を施すべき特定の格子状ホールのた
   めに、前記基板の速度を変えるステップがさらに含まれ
   ることを特徴とする、請求項２に記載の穿孔方法。
4. 【請求項４】 前記配置ステップが、前記基板を横切っ
   て前記パンチを直線状に配置するステップを含むことを
   特徴とする、請求項３に記載の穿孔方法。
5. 【請求項５】 前記角変位ステップが、 前記パンチの前記角変位の量を計算するステップと、 計算した角変位量だけ前記パンチを変位させるステップ
   とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の穿孔方
   法。
6. 【請求項６】 前記計算された角変位量が、格子サイ
   ズ、前記基板を横切って直線状に配置されるパンチの
   数、及び、前記パンチ間の距離の関数であることを特徴
   とする、請求項５に記載の穿孔方法。
7. 【請求項７】 前記パンチを順次作動させる前記ステッ
   プが、 前記パンチを作動させるため繰り返し再充電電源を設け
   るステップと、 前記電源の繰り返し再充電速度に適合するように、前記
   パンチの作動を制御するステップとを含むことを特徴と
   する、請求項６に記載の穿孔方法。
8. 【請求項８】 前記制御ステップが、前記パンチの付勢
   を所定の時間期間だけ遅らして、前記電源の再充電が確
   実に行われるようにするステップを含むことを特徴とす
   る、請求項７に記載の穿孔方法。
9. 【請求項９】 格子状ホールを形成する前記ステップ
   が、間隔の異なる、複数のホールを備えた格子状のホー
   ルを形成するステップを含むことを特徴とする、請求項
   ８に記載の穿孔方法。
10. 【請求項10】 速度を変える前記ステップが、格子のサ
    イズ、利用される前記パンチの数、及び、電源の再充電
    を行うための所定の時間期間に基づいて、基板の速度を
    変えるステップを含むことを特徴とする、請求項９に記
    載の穿孔方法。
11. 【請求項11】 基板に隣接して、複数のパンチを配置す
    る手段と、 前記基板の移動方向に対して前記パンチを角変位させる
    手段と、 前記パンチを順次作動させる手段とを含む、 定速移動する基板に穿孔を施すための装置。
12. 【請求項12】 前記基板内に格子状のホールを形成する
    手段が、さらに含まれていることを特徴とする、請求項
    11に記載の穿孔装置。
13. 【請求項13】 穿孔を施すべき特定の格子状ホールのた
    めに、前記基板の速度を変える手段が、さらに含まれて
    いることを特徴とする、請求項12に記載の穿孔装置。
14. 【請求項14】 前記配置手段が、前記基板を横切って前
    記パンチを直線状に配置する手段を含むことを特徴とす
    る、請求項13に記載の穿孔装置。
15. 【請求項15】 前記角変位手段が、 前記パンチの前記角変位の量を計算する手段と、 計算した角変位量だけ前記パンチを変位させる手段とを
    含むことを特徴とする、請求項14に記載の穿孔装置。
16. 【請求項16】 前記計算された角変位量が、格子サイ
    ズ、前記基板を横切って直線状に配置されるパンチの
    数、及び、前記パンチ間の距離の関数であることを特徴
    とする、請求項15に記載の穿孔装置。
17. 【請求項17】 前記パンチを順次作動させるための前記
    手段が、 前記パンチを作動させるための繰り返し再充電電源と、 前記電源の繰り返し再充電速度に適合するように、前記
    パンチの作動を制御する手段とを含むことを特徴とす
    る、請求項16に記載の穿孔装置。
18. 【請求項18】 前記制御手段が、前記パンチの付勢を所
    定の時間期間だけ遅らして、前記電源の再充電が確実に
    行われるようにする手段を含むことを特徴とする、請求
    項17に記載の穿孔装置。
19. 【請求項19】 格子状ホールを形成する前記手段が、間
    隔の異なる、複数のホールを備えた格子状のホールを形
    成する手段を含むことを特徴とする、請求項18に記載の
    穿孔装置。
20. 【請求項20】 速度を変える前記手段が、格子のサイ
    ズ、利用される前記パンチの数、及び、電源の再充電を
    行うための所定の時間期間に基づいて、基板の速度を変
    える手段を含むことを特徴とする、請求項19に記載の穿
    孔装置。