JPH07256521A

JPH07256521A - 基板の小径穴加工方法及び装置

Info

Publication number: JPH07256521A
Application number: JP4717094A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Oba; 和夫大場; Yoshinori Shima; 好範嶋; Akira Oba; 章大場
Original assignee: SAKAE DENSHI KOGYO KK
Current assignee: SAKAE DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680986B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板に開けられたスルホールに生ずるバリな
どを効率的に除去する方法及び装置を提供する。【構成】基板上に開けられたスルホールを加工する方
法において、基板を水中に没した状態で、又は基板に水
を付着させた状態で、スルホールに近付けた電極と基板
間又は基板の両側に配した電極間で火花放電又はアーク
放電させることを特徴とする基板材料の小径穴加工方法
及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板をスルホール加工
する際に生ずるバリの除去を効率的に行う方法及びそれ
に使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器、電子機器などに広く使用され
ているプリント基板の材料として銅箔を表面に張った熱
硬化性樹脂の板やこれを積層した多層プリント基板、特
にガラス布入エポキシ樹脂と銅箔との積層板で板厚１．
６〜数ｍｍ程度のものが用いられている。又、アルミナ
などのセラミック材料を用いて、その表面に導電層と絶
縁層を交互に設けたセラミック基板も使われている。こ
れらのプリント基板に所望の回路パターンを設けるため
に、銅張り積層板の場合はマイクロドリルを用いた微細
穴あけ加工により、スルホールと呼ばれる貫通孔を設
け、スルホール内をメッキすることにより上下の回路パ
ターン間の導通を計っている。スルホールは各種ボール
盤により一枚の基板に対して多数設けられるのが普通で
ある。その孔径も０．５ｍｍが通常であるが、これ以外
の径のものが用いられたり、何種類の径のものを併用し
たりしている。

【０００３】例えば、電子機器の基板材料である銅貼り
のガラス繊維入りエポキシ樹脂基板の穴明け加工は、
０．３ｍｍ以上の穴を加工することが多かったが、最近
では配線も微細パターン化して、高密度、多層化となっ
てきており、スルーホール径も０．２５ｍｍから０．１
ｍｍ程度と細径の穴径となり、ドリル刃の摩耗、折損な
どの問題もあって、基板上に銅箔がめくり上がって発生
するバリをいかにして除去するかが技術課題であった。
図５はバリの発生を示す断面図である。銅箔層５が設け
られたプリント基板４がドリルによってスルホール６が
開けられると片方にバリ１１が発生する。従来、基板上
のバリを除去するためには、基板の表面を研磨したり、
小石を存在させた電解液中に被処理基板を入れ、該電解
液に電圧を印加させることにより、バリを電解液中に溶
解させる方法が考えられていた。しかし、これらの方法
ではプリント基板表面が無用に惹され、肝心の回路パタ
ーンが傷つくことが多く、実用的な技術ではなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこう
した問題点に対処するため基板のスルホールに生じたバ
リの除去などを短時間で確実に達成できる装置及び方法
を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、被加工材料の基板を水中又は水を付着させた状
態で火花放電することにより、上記課題が解決されるこ
とを見出し、本発明に至った。すなわち、本願の第一の
発明は、基板上に開けられたスルホールを加工する方法
において、基板を水中に没した状態で、又は基板に水を
付着させた状態で、スルホールに近づけた電極と基板間
又は基板の両側に配した二つの電極間で火花放電又はア
ーク放電させることを特徴とする基板材料の小径穴加工
方法であり、第二の発明は、水中において基板上に開け
られたスルホールを加工する装置であって、該装置が基
板の載置装置、該基板上に微小間隔を介して配設された
針状電極、該針状電極を基板に対して水平方向に移動さ
せる装置、該微小間隔を調整するために該針状電極を基
板に対して上下動させる装置、及び該針状電極と基板間
で火花放電又はアーク放電を発生させるように基板を帯
電させる基板に配設された対極電子、及び水槽から構成
されることを特徴とする基板の小径穴加工装置である。

【０００６】以下の説明においては、銅箔張りのガラス
布入エポキシ樹脂やこれを積層した多層プリント板にマ
イクロドリルを用いてスルホールをあける場合を例にと
って説明するが、これに限らず、微細穴かけ加工を電子
ビーム、レーザーや放電で行っても程度の差はあれスミ
アの問題は生ずる。同様にセラミック基板についても開
けられたスルホールのスミア等を除去し、放電加工する
必要はある。本発明の放電加工方法及び放電加工装置
は、これら全てのプリント基板に対して適用される。本
発明では、火花放電やアーク放電等が用いられる。電極
の形状は細かい針状のものが用いられるが、その先端部
は鋭くてもよいし、曲面状の丸いものでもよい。

【０００７】本発明においては、小径穴処理を基板を水
中に没した状態で行う。同じく、基板をいったん水中を
通過させるなどして基板に水を付着させた状態で小径穴
処理を行うこともできる。表面の銅箔がバリとなって片
側表面にめくり上った状態の銅張りエポキシ樹脂基板
を、例えばアーク放電で処理すると、放電条件によって
は空気中のため、樹脂が過熱して燃えることがある。
又、熱によって、バリやスミアが適格に除去されずに放
電処理後にも単に丸くなっているだけのことも生ずる。
ところが基板を水中に没したり、水を付着させた状態で
放電処理を行うと、スルホール近傍に存在する水の冷却
作用によって、上記のような樹脂の燃焼や、焦げること
が防止させれるとともに表面の銅箔も火花放電又はアー
ク放電による衝撃波によって確実に除去される。水中又
は基板に水を付着させた状態で火花放電又はアーク放電
を行うには、用いる針状電極の径はスルホールの径より
やや大きめがよい。具体的には孔径が０．５ｍｍであれ
ば電極は０．６ｍｍが好ましい。又、複数のサイズのス
ルホールを有する基板を一度に処理するのであれば、そ
の最大径のスルホールに電極の径を合わせておくのが有
利である。

【０００８】本発明の方法及び装置を自動化するために
は、多数の針状電極を基板の進行方向を横断するように
一列に設けるとともに、各針状電極の上下動と加える電
圧を画一的に又は個々に制御することもできる。例えば
幅６００ｍｍのプリント基板に対しては、１ｍｍ間隔で
６００本の針状電極を用いる。加える電圧は直流、脈
流、パルス電圧のいずれでもよいが、基板表面の焦げつ
きを防止するにはパルス電圧が好ましい。本発明を実施
するには、スルホールの位置や穴サイズとは無関係に、
基板全面に電極を高速で走査させたり、電極を一列又は
全面に備えた電極板を用いて一括して放電処理すること
ができる。又、予め基板上の各スルホールの位置、好ま
しくは位置と穴サイズを記録しておき、これら記録に基
づいて各スルホールを個別に放電処理することもでき
る。基板上の各スルホールの位置又は位置と穴サイズの
両者を記録するための具体的方法としては次の（１）〜
（４）がある。

【０００９】（１）プリント基板をＮＣ自動位置決め装
置によりＸ軸−Ｙ軸に移動させ、基板上方より光を照射
し、通過した光量によって各スルホールの位置を記録す
るか、更にその光量をＸ軸−Ｙ軸面上における少なくと
も２方向以上で測定することにより穴サイズを検出し、
各スルホールの位置と穴サイズを記録する。（２）プリント基板をＮＣ自動位置決め装置によりＸ軸
−Ｙ軸に移動させ、基板上方より光を照射し、その反射
光強度を同じくプリント基板上方の光センサーにより測
定して各スルホールの位置を記録するか、更にその反射
光強度により穴サイズを検出し、各スルホールの位置と
穴サイズを記録する。

【００１０】（３）プリント基板に穴明け加工する際の
設計データを用いる。（４）プリント基板をＮＣ自動位置決め装置によりＸ軸
−Ｙ軸に移動させ、基板表面のＣＣＤカメラにより得ら
れた画像をデータ処理する方法。

【００１１】一般に、プリント基板には孔径の異なる多
数のスルホールが明けられているので、基板表面上をこ
れらの電極を高速で移動させるとともに、スルホールの
位置に近づくと低速で移動させ、針状電極とバリとの間
の微小間隔を針状電極を上下させることによって調整
し、スルホールの中心位置付近にきた時に放電を開始す
る。スルホールのバリ等を火花放電で除去するには、穴
サイズが大きい場合は電極間隔を大きくし、又、電圧を
大きくすることが効果的であり、逆にサイズが小さい場
合は電極間隔を小さくし、又、電圧を小さくすることが
効果的である。本発明においては、上記調整は、電極間
隔のみ、電圧のみ、電極間隔と電圧の両者のいずれかの
方法で調整される。又、特に上記の調整を行なわずに放
電処理しうる場合もある。以下、本発明を図面により詳
しく説明する。

【００１２】図１は本発明を説明する概念図である。水
槽１中に水２が入れられており、水槽の底に載置台３、
その上に被処理物であるプリント基板４が置かれてい
る。プリント基板の表面は銅箔５で被覆されており、多
数のスルホール６が貫通している。プリント基板の銅箔
５には正電極が結ばれるとともに、基板上には微少間隔
を介して水中に、負の電極７が走査される。この状態で
電圧を印加すると、銅箔のバリと負電極との間で火花放
電が行われ、バリの銅が銅イオンとなって水中に溶け出
し始める。バリがほぼ溶けて消滅することにより火花放
電は終了させる。図２は、本発明を水中ではなく、空気
中で基板に水を付着させた状態で行う場合を説明する概
念図である。プリント基板４の両面に銅箔５が張られ、
多数のスルホール６が開けられている。このようなプリ
ント基板を水中に入れたり、基板表面に水を流したりす
ることにより、水８を付着させる。銅箔５に正電極を結
び、スルホールの上方より負電極７を近付けて電圧を印
加し、火花放電を起こす。火花放電によりバリが消滅す
る。

【００１３】基板をいったん水中に没したあと濡れた状
態で放電処理を行うには、例えば図３のような水槽内を
コンベアで基板を通過させる装置が利用できる。図３は
基板に水を付着するため装置の断面図及び部分平面図で
あり、コンベア９に載せられて運ばれてきた基板４は水
槽１の中を通過するコンベア９によって、水中を通過
し、水中から出たあと再びコンベアで運ばれる。図４
は、本発明の別の実施態様を説明する概念図である。水
槽１に水２が入れられており、その中に銅張りプリント
基板４を挾んで下方に正の電極板１０が、上方に負電極
７が配置される。負電極は穴サイズにより上下動させる
ことも可能である。この状態で電圧を印加することによ
り、火花放電が発生しバリが水中に溶出して消滅する。

【００１４】放電は少なくとも一方が針状電極であり、
該針状電極の位置は処理されるべきスルホールの位置に
合致させることが可能となる。図４では電極機の一方の
みが針状電極であるが、上下両方の電極を針状電極とし
てもよい。以上の図面を用いた本願発明の説明では、基
板が水平方向の位置にある場合であったが、垂直あるい
は傾いていても差しつかえなく、これらの態様も本願発
明に含まれる。

【００１５】

【実施例】

実施例１使用した基板は、厚さ１．６ｍｍ、縦３３ｃｍ、横４０
ｃｍの銅貼りガラス繊維入り樹脂基板で、各一枚毎に直
径０．２、０．３、０．４及び０．５ｍｍの穴をそれぞ
れＮＣボール盤で全面に５ｍｍ間隔で穴明け加工した。
穴数は４５００穴となったが、ステップ加工中、４００
穴位から、切粉詰まりが著しくなり、穴内壁荒れ、バリ
発生も多くなった。かかる基板を、図１で示される装置
を用い水中に没した。銅箔に正電極端子を結び針状負電
極を基板の横断する方向に一列に１ｍｍ間隔で４００個
取付けた。直流電圧８０Ｖを印加したところ火花放電が
発生した。その結果、各基板ともにスルホールのバリは
全く消滅し、スルホール内部の切粉も除去されて内部壁
面も滑らかとなった。

【００１６】実施例２実施例１で用いたものと同じスルホールが開けられた基
板を図３で示される装置を用いて水中を通過させた。水
が付着した状態で基板を処理した。針状電極は１００μ
ｍφのタングステン線で先端は約５μｍφとし、対向電
極端子は端子を兼用するローラにより基板に取付けた。
その電極間の間隔は１０〜１００μｍに調整可能とし
た。このような放電電極は数値制御により基板表面上を
４μｍ以下の間隔で高速で移動できるようにした。電極
に印加する電圧Ｖ_pは２１Ｖの直流として火花放電処理
を行った。その結果、基板に明けておいた各スルホール
のバリ等は完全に取除かれた。

【００１７】実施例３実施例１で用いたものと同じスルホールが開けられた基
板を図２で示される方法で水中で火花放電処理をした。
針状電極及びその走査は実施例２と同じであったが、対
向電極はプリント基板の下方に設置した。印加する電圧
は３５０Ｖのパルス幅τ_on１０ｍｓであった。その結
果、基板に明けておいた各スルホールのバリ等は完全に
取除かれた。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、プリント基板のスルホ
ールのバリを迅速に確実に除くことができるとともに、
その自動化を可能にするという優れた効果がもたらさ
れ、更にプリント基板が内蔵されている電気機器、電子
機器、光学機器などの高信頼化に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】水中での放電を行う本発明の説明図。

【図２】水が付着した基板に対する放電を行う説明図。

【図３】基板を水中に没するための装置の断面図及び部
分平面図。

【図４】水中での放電を行う本発明の説明図。

【図５】バリの発生を示す説明図。

【符号の説明】

１水槽２水３載置台４基板５銅箔６スルホール７負電極８付着した水９コンベア１０対向電極１１バリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大場和夫埼玉県東松山市松葉町４丁目２番３号 (72)発明者嶋好範神奈川県川崎市麻生区王禅寺768番地15 (72)発明者大場章埼玉県朝霞市宮戸３丁目12番89号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に空けられたスルホールを加工す
る方法において、基板を水中に没した状態で、又は基板
に水を付着させた状態で、スルホールに近づけた電極と
基板間又は基板の両側に配した電極間で火花放電又はア
ーク放電させることを特徴とする基板の小径穴加工方
法。
【請求項２】放電工程が、基板上に微小間隔を介して
針状電極を配設し、対極端子を被加工材料に配設し、基
板と針状電極間に火花放電又はアーク放電を発生させる
ものである請求項１記載の基板の小径穴加工方法。
【請求項３】放電工程が、基板をはさんで上下に電極
を配設し、該電極間に火花放電又はアーク放電を発生さ
せるものである請求項１記載の基板の小径穴加工方法。
【請求項４】水中において基板上に開けられたスルホ
ールを加工する装置であって、該装置が基板の載置装
置、該基板上に微小間隔を介して配設された針状電極、
該針状電極を基板に対して水平方向に移動させる装置、
該微小間隔を調整するために該針状電極を基板に対して
上下動させる装置、及び該針状電極と基板間で火花放電
又はアーク放電を発生させるように基板を帯電させる基
板に配設された対極電子、及び水槽から構成されること
を特徴とする基板の小径穴加工装置。
【請求項５】放電の間隔及び／又は電圧を調整して放
電する第二の装置が基板の載置装置、該基板をはさんで
基板に対して上下に配置され火花放電又はアーク放電を
発生させる電極、及びこれら電極の少なくとも一方が針
状電極であり、該針状電極を基板に対して水平方向に移
動させる装置、これら電極間隔を調整するために少なく
とも一方の針状電極を基板に対して上下動させる装置、
及び水槽から構成されることを特徴とする基板の小径穴
加工装置。