JPH07164228A

JPH07164228A - プリント基板用小径ドリルおよび加工方法

Info

Publication number: JPH07164228A
Application number: JP34073793A
Authority: JP
Inventors: Suekuni Kobayashi; 末呉小林; Masahiko Akatsuka; 正彦赤塚
Original assignee: Union Tool Co
Current assignee: Union Tool Co
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】穴の位置精度を向上する。【構成】本体先端部に形成したチゼル部両側を削除
し、先端部における削除面の切れ刃１８の稜線とのなす
傾斜角が２０〜６０度であるシンニング部１４、１６
を、切れ刃１８に平行な中心線２０に対して点対称に設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直径が３．１７５ｍｍ
（１／８インチ）以下の小径ドリルに係り、特に集積回
路や各種電子部品を実装するプリント配線基板（プリン
ト基板）に穴を開けるのに好適な小径ドリルの改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板は、主に織布状態にしたガ
ラス繊維と導体をなす銅箔とをエポキシ等の樹脂で積層
して製造され、完成品を得るまでの工程において電気的
導通を図るため、小径の貫通穴を多数開ける穴加工が行
われる。プリント基板に開ける穴は、近年の電子機器の
高性能、高機能、小型化に伴う実装密度の高度化によっ
て、小さくなる傾向が加速されている。このため、近年
のプリント基板穴加工用ドリルは、小径化の一途をたど
っており、直径が０．４ｍｍ以下であって、先端がいわ
ゆる４面刃形状のドリルによる穴加工も行われるように
なっている。また、プリント基板の穴加工は、作業効率
の向上と製造コストの低減などのため、数枚のプリント
基板を重ねて行われ、実質的な穴加工のアスペクト比
（穴の直径に対する厚さの比）が大きくなってきてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリント基
板は、実装密度の向上を図るために導体の配線幅が細線
化され、これに伴って穴の間隔が小さくなるとともに、
穴位置精度の向上が要求されており、重心法で表したと
きの３σ（標準偏差の３倍）で５０μｍ以下の穴位置精
度が求められている。ところが、上記した直径０．４ｍ
ｍ以下の４面刃形状のドリルによるアスペクト比が１０
を超える小径深穴加工では、ドリルが前進するに従って
穴曲がりの影響が大きくなり、５０μｍ以下の穴位置精
度を達成することが困難である。例えば、直径０．４ｍ
ｍの４面刃ドリルによって、厚さ１．６ｍｍのプリント
基板を３枚重ねた状態で穴加工を行うと、３σで７０μ
ｍを超える穴の位置ずれが生じ、プリント基板の不良に
つながってしまうため、現状では２枚重の加工までが限
度である。この理由は、小径化によるドリル自身の剛性
の低下によるばかりでなく、プリント基板を構成してい
るガラス繊維の織布状態が大きく影響しており、ドリル
進入時のチゼル部の食付きや求心性が原因となる。

【０００４】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、穴の位置精度を向上することが
できるプリント基板用小径ドリルおよびその加工方法を
提供することを目的としている。また、本発明は、穴加
工時のドリルに作用するスラスト力の低減を図ることを
目的としている。さらに、本発明は、すくいの安定性、
切れ刃に平行な中心線の両側におけるバランスの向上を
図ること等を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者等は、小径ドリル
によるプリント基板の穴加工における穴位置精度の向上
を図るために、種々実験を重ねた結果、ドリル先端のチ
ゼル部の両側を研削して特殊な形状の削除部を形成する
と、ガラス繊維の織布への食付き性が向上し、穴曲がり
が小さくなって穴位置精度が大幅に向上することを見出
した。

【０００６】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
もので、上記の目的を達成するために、本発明に係るプ
リント基板用小径ドリルは、本体先端部に形成した先端
チゼル部両側を削除し、前記先端部における削除面の切
れ刃の稜線となす傾斜角が２０〜６０度である削除部
を、切れ刃に平行な中心線に対して点対称に設けた、本
体直径が３．１７５ｍｍ以下であることを特徴としてい
る。

【０００７】削除部の本体軸線方向の長さが前記本体直
径の１０〜７０％にする。また、先端の第１逃げ角が１
０〜２０度とするとよく、チゼルラインに対して対称な
２面刃を有するものが望ましい。そして、削除部を形成
することにより、心厚を本体直径の２〜５％、チゼルポ
イント部の高さを前記本体直径の５〜１０％とし、切れ
刃の長さを、本体軸線に直交した面に投影した長さで本
体直径の２０〜３０％となるようにする。

【０００８】また、上記のドリルを得るための本発明に
係るプリント基板用小径ドリルの加工方法は、砥石の端
面を、ドリルの切れ刃と直交させ、かつ前記ドリルのチ
ゼルラインと平行に保持するとともに、前記砥石の周面
に設けた研削部により、前記ドリルの先端チゼル部を２
０〜６０度の負のすくい角を保持してシンニングするこ
とを特徴としている。

【０００９】研削部は、砥石の厚さ方向中央部から両側
に傾斜面を設けて断面三角形状にする。そして、傾斜面
のうち、チゼル部を研削するときに切れ刃側となる方の
砥石端面に対する傾斜角を６０度、ドリルヒール側とな
る方の砥石端面に対する傾斜角を４０度にする。なお、
先端チゼル部をシンニングする場合、断面三角形状の研
削部の先端部によりチゼルライン部を研削するようにす
る。

【００１０】

【作用】上記の如く構成した本発明は、先端チゼル部が
プリント基板を構成しているガラス繊維（一般には繊維
径９μｍ）の編み込みに食付くのに適した形状となり、
ドリル切削の初期におけるドリルにかかるスラスト力を
軽減することができ、ドリル食付きがスムーズとなって
食付き時の曲がりを小さくでき、穴曲がりが小さくなっ
て、重心法による穴位置精度を３σで５０μｍ以下にす
ることができる。しかも、削除面の切れ刃の稜線とのな
す傾斜角を２０〜６０度としたことにより、すくいの安
定性が増すとともに、ドリル本体の切れ刃に平行な中心
線に対する両側でのバランスがよくなり、ドリルの振れ
が小さくなって穴加工における穴位置精度の大幅な向上
を図ることができる。

【００１１】削除部の本体軸線方向の長さが本体直径の
１０％より小さいと、削除部を設けた効果が少なく、本
体軸線方向の長さが本体直径の７０％を超えるような長
さになると、ドリルの剛性が低くなって穴位置精度が低
下する。また、第１逃げ角は、ドリルの切れ味と強度と
を考慮してプリント基板の硬さや切削性によって適宜に
決定されるが、１０〜２０度の範囲が適切である。そし
て、先端刃面は４面刃に限定されず、いわゆるオーバラ
ップ型、特に２面刃型はドリルの剛性が大きく、高い穴
位置精度を得ることができる。

【００１２】さらに、心厚が厚すぎると食付き性が悪
く、薄すぎると、特に直径が０．４ｍｍ以下において
は、剛性が不足して穴位置精度の低下を招くとともに、
欠損などが生じやすい。従って、心厚は、本体直径の２
〜５％にする。また、同様の理由から、チゼルポイント
部の高さは本体直径の５〜１０％にする。さらに、切れ
刃の長さは、あまり短いと切削性が低下して穴位置精度
が悪化するので、食付き性などを考慮して、本体軸線に
直交した面に投影した長さが本体直径の２０〜３０％と
なるようにする。なお、先端角は、小さいとラジアル方
向の力を受けて曲がりが生じやすく、逆に大きくなると
削除部を設けたときに切れ刃の残りが少なくなって切削
力が小さくなり、穴曲がりを生じやすい。このため、先
端角は、１３０〜１４０度が望ましい。

【００１３】

【実施例】本発明に係るプリント基板用小径ドリルの好
ましい実施例を、添付図面に従って詳説する。図１
（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例に係るプリント基板
用小径ドリルの先端部を示したものである。

【００１４】図１において、ドリル本体１０は、先端中
央部がチゼル部１２となっており、このチゼル部１２の
両側部が砥石によって研削されたシンニング部（削除
部）１４、１６となっている。これら両シンニング部１
４、１６は、詳細を後述するように回転する砥石によっ
て２０〜６０度の負のすくい角（切れ刃への砥石の入る
面のなす角）をもって研削して形成してあり、シンニン
グ面の切れ刃の稜線１５となす角が２０〜６０度となる
ようにしてある。

【００１５】また、シンニング部１４、１６は、心厚ａ
がドリル本体１０の直径Ｄに対して２〜５％となるよう
に形成され、ドリル本体１０の切れ刃１８に平行な中心
線２０に対して点対称に設けてある。また、シンニング
部１４、１６と切れ刃１８との交点２２と、シンニング
部１４、１６とチゼルライン２４との交点２６とを結ぶ
直線２８は、中心線２０と直交した中心線３０に平行な
交点２６を通る直線３２とのなす角αが６０度にしてあ
る。一方、シンニング部１４、１６とヒール３４側との
交点３６と交点２６とを結ぶ直線３８の直線３２となす
角βは４０度にしてある。そして、シンニング部１４、
１６を形成することにより残された切れ刃１８は、ドリ
ル本体１０の軸線４０と直交した面への投影長さ、すな
わち図１（Ａ）における長さｂがドリル本体１０の直径
Ｄに対して２０〜３０％となるようにしてある。さら
に、シンニング部１４、１６は、チゼル部１２の高さ、
すなわちチゼルポイント部の高さｃがドリル本体１０の
直径Ｄに対して５〜１０％となるように形成してある。
また、第１逃げ角γは、１０〜２０度に設定してあり、
先端角は１３０〜１４０度、特に１３０度前後にするの
が望ましい。さらに、各シンニング部１４、１６は、ド
リル本体１０の軸線方向の長さｄが本体直径Ｄの１０％
〜７０％となるように形成してある。

【００１６】上記の如く構成した実施例のドリルは、図
２に示したように加工することにより得られる。図２に
おいて、シンニング部１４、１６を形成する砥石４２は
円板状であって、周面に断面三角形状の研削部４４が形
成してあり、詳細を後述するように、この研削部４４に
よってチゼル部１２を研削するようになっている。研削
部４４を構成している両側の傾斜面４６、４８は、砥石
４２の端面（砥石４２の厚さ方向中心線５０）に対する
傾斜角α、βがそれぞれ異なっている。すなわち、実施
例の場合、チゼル部１２を研削するときに、切れ刃１８
側となる傾斜面４６の傾斜角αが６０度となっており、
ヒール３４側となる傾斜面４８の傾斜角βが４０度に形
成してある。

【００１７】このように構成した砥石４２は、図２
（Ａ）に示したように、端面（厚さ方向中心線５０）が
研削する側の切れ刃１８に対して直交して保持される。
また、砥石４２の中心線５０は、図２（Ｂ）に示したよ
うにチゼルライン２２と一致、またはチゼルライン２２
に平行かつやや切れ刃１８側となるように保持される。
さらに、砥石４２は、チゼル部１２を研削する際、図２
（Ｄ）に示したように、負のすくい角θが２０〜６０度
に保持されて、すなわち研削部４４の面の切れ刃１８の
稜線１５とのなす角が２０〜６０度となるように保持さ
れて切れ刃１８に入るようになっている。

【００１８】このように保持された砥石４２は、図２
（Ｃ）の矢印５２のように回転しつつドリル本体１０の
先端側からドリル本体１０の軸心４０に沿って、すなわ
ち図２（Ｃ）の下方に移動し、まずチゼル部１２の一方
の側部を研削して、図１に示した形状のシンニング部１
４を形成する。そして、一方のシンニング部１４を形成
し終えたなら、軸心４０を中心にドリル本体１０を１８
０度回転させ、前記と同様にして他方側のシンニング部
１６を形成して完成品にする。

【００１９】次に、直径０．４ｍｍのドリルの先端部を
上記の加工方法によって図１のシンニング部を形成し、
先端部の形状を心厚ａ＝０．０１５ｍｍ、切れ刃１８の
軸心４０に直交した面への投影長さｂ＝０．１ｍｍ、チ
ゼル部１２の高さｃ＝０．０３ｍｍ、シンニング部の本
体軸線方向の長さｄ＝０．２ｍｍにし、実際にプリント
基板の穴加工を行って、従来のドリルと比較した。比較
試験は、米国標準局によるＦＲ４規格の両面に銅箔を有
する厚さ１．６ｍｍのプリント基板を３枚重にし、ドリ
ルの回転速度を７００００ｒｐｍ、ドリルの送り速度を
２ｍ／ｍｉｎにして穴開け加工した。図３は、このとき
の３σによる穴位置精度の比較結果であり、図４は穴加
工時のドリルに作用するスラスト力の比較結果である。

【００２０】図３から明らかなように、本実施例のドリ
ルは、３σで６０００ヒットまで５０μｍ以下の穴位置
精度に押さえることができる。従って、図１のように加
工した実施例のドリルは、従来のドリルに比べてヒット
数の伸長が可能であることを示している。これは、実施
例のドリルの場合、プリント基板のガラス繊維への進入
が食付きとともに大きく改善されるとともに、すくいの
安定性の向上と、切れ刃１８に平行な中心線２０の両側
におけるバランスの改善によるものである。この結果、
実施例のドリルは、穴位置精度を大幅に向上できるとこ
ろから、ヒット数の伸長とともに、従来のプリント基板
の２枚重ね加工から３枚重ねの加工が可能となって、、
プリント基板の製造コストの大幅な低減を図ることがで
きる。

【００２１】また、図４に見られるように、実施例のド
リルは、従来例に比較してスラスト力が大幅に低下して
おり、切削動力の低減にも有効であることがわかる。特
に、実施例のドリルは、使用開始時のスラスト力を従来
より約４０％低減することができる。そして、実施例の
ドリルは、スラスト力が低減するところから、ドリル要
因としての穴の周囲の銅箔が剥離することに起因する、
いわゆるハローイング現象の発生を低減することがで
き、不良率を低下させることが可能となる。

【００２２】なお、直径０．４ｍｍの実施例のドリルに
おいて、チゼル部１２の高さｃを０．０１ｍｍづつ０．
０４ｍｍまで変化させ、チゼル部高さによる穴位置精度
の影響を調べたところ、チゼル部１２の高さが０．０３
ｍｍのときの穴位置精度が３σで４２μｍ程度で最もよ
く、チゼル部高さが０．０４ｍｍになると０．０３ｍｍ
よりやや悪化した。また、チゼル部高さが０．０１ｍｍ
の場合であっても、３σで５０μｍより小さくすること
ができ、チゼル部高さが０のときの約７２μｍより穴位
置精度を大幅に向上することができた。そして、第１逃
げ角γを変化させた場合の穴位置精度への影響を調べた
ところ、第１逃げ角が１０度より小さいと、切削剛性が
弱くなり、穴位置精度を低下させることがわかった。

【００２３】前記具体的な実施例においては、直径が
０．４ｍｍのドリルについて説明したが、直径が３．１
７５ｍｍ以下のプリント基板用ドリルについて適用する
ことができる。また、砥石４２の切削部４４の傾斜面の
角度α、βが６０度、４０度の場合について説明した
が、これらの角度は実施例に限定されず、例えばα＝３
０度、β＝３５としてシンニング部１４、１６を形成
し、ドリル先端部を図１の形状にしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、チゼル部側部の削除面の切れ刃の稜線となす傾斜角
を２０〜６０度としたことにより、プリント基板への食
付き性、進入性が改善されるとともに、すくいの安定
性、ドリル本体の切れ刃に平行な中心線に対する両側で
のバランスがよくなり、穴加工における穴位置精度の大
幅な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプリント基板用小径ドリ
ルの要部の説明図である。

【図２】本発明の実施例に係る小径ドリルの加工方法の
説明図である。

【図３】実施例に係るドリルと従来のドリルによる穴加
工をしたときの穴位置精度の比較図である。

【図４】実施例に係るドリルと従来のドリルとの穴加工
をしたときのドリルに作用するスラスト力の変化を示す
図である。

【符号の説明】

１０ドリル本体１２チゼル部１４、１６削除部（シンニング部）１８切れ刃２４チゼルライン４２砥石４４研削部４６、４８傾斜面

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体先端部に形成したチゼル部両側を削
除し、前記先端部における削除面の切れ刃の稜線となす
傾斜角が２０〜６０度である削除部を、切れ刃に平行な
中心線に対して点対称に設けた、本体直径が３．１７５
ｍｍ以下であることを特徴とするプリント基板用小径ド
リル。
【請求項２】請求項１に記載のプリント基板用小径ド
リルにおいて、前記削除部の本体軸線方向の長さが本体
直径の１０〜７０％であることを特徴とするプリント基
板用小径ドリル。
【請求項３】請求項１または２に記載のプリント基板
用小径ドリルにおいて、先端の第１逃げ角が１０〜２０
度であって、チゼルラインに対して対称な２面刃を有す
ることを特徴とするプリント基板用小径ドリル。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１に記載の
プリント基板用小径ドリルにおいて、前記削除部を形成
して心厚を本体直径の２〜５％、チゼルポイント部の高
さを前記本体直径の５〜１０％としたことを特徴とする
プリント基板用小径ドリル。
【請求項５】請求項５に記載のプリント基板用小径ド
リルにおいて、前記本体軸線に直交した面に投影した前
記切れ刃の長さが前記直径の２０〜３０％であることを
特徴とする請求項１に記載のプリント基板用小径ドリ
ル。
【請求項６】砥石の端面を、ドリルの切れ刃と直交さ
せ、かつ前記ドリルのチゼルラインと平行に保持すると
ともに、前記砥石の周面に設けた研削部により、前記ド
リルの先端チゼル部を２０〜６０度の負のすくい角を保
持してシンニングすることを特徴とするプリント基板用
小径ドリルの加工方法。
【請求項７】前記研削部は、前記砥石の厚さ方向中央
部から両側に傾斜面を有する断面三角形状に形成してあ
ることを特徴とする請求項６に記載のプリント基板用小
径ドリルの加工方法。
【請求項８】前記研削部は、前記先端チゼル部を研削
するときに前記切れ刃側となる前記傾斜面の前記砥石端
面に対する傾斜角が６０度、ドリルヒール側となる傾斜
面の前記砥石端面に対する傾斜角が４０度にしてあるこ
とを特徴とする請求項７に記載のプリント基板用小径ド
リルの加工方法。
【請求項９】前記先端チゼル部のシンニングは、前記
研削部の先端部によりチゼルライン部を研削することを
特徴とする請求項７または８に記載のプリント基板用小
径ドリルの加工方法。