JPH0771800B2

JPH0771800B2 - 穿孔装置

Info

Publication number: JPH0771800B2
Application number: JP3324294A
Authority: JP
Inventors: ジヤバド・ハ―アリ−アマデイ; ジエローム・アルバート・フランケニー; カール・ハーマン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-12-12
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: US5140879A; EP0490586A1; JPH0639795A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等電子装
置の製造に用いられる電子回路部品を作成するための、
いわゆるグリーンシートとよばれる基板材料にバイア・
ホールを穿孔する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術に、数多くの穿孔装置があ
る。例えば、米国特許4,821,614号には、単一のパンチ
と、穿孔されるシート材料を支えるキャリッジを選択的
に移動させるプログラム装置を備えた穿孔装置の記載が
ある。単一のパンチを備えたもう１つの穿孔装置の記載
は米国特許4,872,381号にもある。1977年9月のＩＢＭテ
クニカル・ディスクロージャ・ブリテン（以下ＴＤＢと
略す）（Vol.20, No.4, pp1379-1380）には、プログラ
ムで制御され、個々に作動する複数のパンチを備えた穿
孔装置の記載がある。穿孔される基板は可動テーブルに
よって支えられている。1984年3月のＩＢＭＴＤＢ（V
ol.26, No.10A, pp 5100-5102）には、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備えた機械的
穿孔装置の記載があり、この装置では、プラテンが適切
なタイミングで押し下げられ、これによりプッシュ・ロ
ッドとパンチ・キャリアが押し下げられ、同時にパンチ
が押し下げられて基板材料に穿孔が行われる。1989年11
月のＩＢＭＴＤＢ（Vol.30,No.6,pp.355-358）には、
１個のパンチを用い、基板を一定速度で移動させてホー
ルの穿孔を行う穿孔装置の記載がある。1989年2月のＩ
ＢＭＴＤＢ（Vol.31, No.9, pp. 140-141）には、パ
ンチとダイアセンブリを用いて、基板にバイア・ホール
全体のパターンを穿孔するフレックス・パンチ装置の記
載がある。この装置では、基板に穿孔している間に、パ
ンチとダイアセンブリが一定速度で移動する。

【０００３】単一のパンチだけを備えた穿孔機に替わる
もう１つの従来の方法は、穿孔される基板の移動方向に
垂直に置かれ、該基板の横幅にわたる横木（バー）の上
にパンチを等間隔に１列に配列したものがある。このよ
うに配列すると、基板がＹ軸方向に移動し、必要に応じ
同時穿孔することができる。この場合、パンチ間の間隔
が、ホールが形成する格子の大きさ（以下格子サイズと
もいう）より大きく、格子の数のパンチ間間隔の数に対
する比が整数である場合には、穿孔作業を完遂するのに
要する基板の移動のパスの回数はこの比に等しい。基板
の１つのパスに対し基板がＸ軸に沿って１つの格子単位
でインデックスされ、増分すなわちインクリメントして
Ｘ軸に沿って基板を移動させるためのインデックス装置
が必要になる。さらに、物理的なサイズ上の要件と同時
穿孔のために使用する電力量のために、１列に配列した
パンチを同時に作動させるには、それぞれパンチ１個毎
に独立した電源が必要になる。従って、この装置の欠点
は、電源の問題と、Ｘ軸方向の移動を可能にするインデ
ックス装置が要るということである。

【０００４】前述の参考文献には、一定の高速度で移動
する基板に、複数のパンチを逐次制御し、パンチ配列を
調節して穿孔を行うものの記載はない。定速で移動する
基板に穿孔するときの主たる問題は、基板に引き裂きや
破れ等によるひずみを避けるために、基板の速さに対し
てパンチの速さを極めて速くしなければならないことで
ある。高速で穿孔を行う従来の装置では、基板の速さに
対してより速い穿孔速度を得るために大きな電源を利用
しなければならない。大きな電源は、それに応じて、物
理的に大きなサイズと大きな電力を要するので、単一の
パンチ、あるいは、複数のパンチが固定されているダイ
（型板）に使うには制約が大きく、従って、１列に並ん
だパンチの各々に大きな電源を使用するのは実際的でな
くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、一定の速度で
移動する基板に複数のホールを穿孔できる穿孔装置を提
供できれば利点が多い。また、入出力接点の間の間隔が
異なる電子部品を基板に付けることができるように、ホ
ールの中央から中央の間の間隔が異なる複数のホールが
穿孔できる穿孔装置が提供できれば、さらに従来の装置
に対する改良になる。

【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、基板の移動方向に対して角度が変えられるパン
チ配列上の、順次的に制御できる複数のパンチを利用す
る。これらのパンチは高速で連続して進行する（オン・
ザ・フライ）基板に接して配置され、パンチが順次に作
動され、基板にホール即ちバイアが形成される。請求項
１の発明は、基板付近に複数の穿孔パンチを配置する手
段と、基板の移動方向に対して上記パンチの角度を変位
させる手段と、基板に格子状にホールを形成するため、
上記パンチを順次作動させる手段と、特定の格子状にホ
ールを形成するため、上記基板の移動速度を変える手段
と、を備え、上記作動させる手段は、一群のパンチを１
つの電源で順次作動させるようにしたものである。ま
た、請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記
移動速度を変える手段は、上記電源を再充電する時間を
与えるよう上記基板の移動速度を調整するようにしたも
のである。

【０００７】従来の穿孔装置での１つの大きな問題は、
複数のパンチを同時に作動させるために複数の電源を必
要としていることである。１つの電源は比較的速く再充
電でき、異なる配列のホールを形成するためにパンチ配
列の角度を回転させている間に再充電と基板の移動がで
きるので、パンチの同時作動が要らなくなる。１つのパ
ンチを作動させることができ、非常に速いスピードで再
充電できる小型の電源の方が、より大型で高価な電源よ
りも優れている。本発明のもう１つの利点は、格子の寸
法即ち格子の大きさを変えられることで、これもパンチ
配列の角度を変えることによって行える。パンチの角度
を変える方法をとらなければ（例えば従来装置）、高速
で連続的に進行する基板に複数のパンチを使って高速で
穿孔することは不可能である。

【０００８】パンチ配列は、基板の移動方向の垂直線に
対して、ある角度をなすように配置される。当業者には
明らかなように、一定の速度で基板が移動し、この基板
に対してパンチの配列がある角度をつくっていると、パ
ンチの逐次作動が可能になる。すなわち、基板とパンチ
の配列に角度があるため、最初のパンチを作動させる時
間と、後続のパンチを作動させる時間との間に時間の遅
延が生ずる。従って、最初のパンチに電圧をかける時間
と後続のパンチに電圧をかける時間の間に遅延があるこ
とにより、１つの電源でも１つのパンチ群に電力を供給
することが可能になる。穿孔時間の間の電源の再充電の
速さが基板の最高移動速度を決定する。基板の移動方向
に垂直に配列されている列の最初のホールから、その配
列の後続の各パンチまでのそれぞれの時間は、配列され
たパンチのそれぞれの間を基板が直線距離上に移動する
時間だけ遅延が生ずる。この遅延時間は電源を再充電す
る速さの関数である。

【０００９】さらに、請求項２の本発明では、間隔の密
なホールを穿孔するに際し、必要なパンチ間遅延時間を
とり、電源を再充電する時間を与えるよう基板の移動速
度を調整するから、中央から中央の間の間隔が異なるホ
ールを、パンチ配列を配列し直したり穿孔作動を追加す
ることなく、穿孔することができる。

【００１０】

【実施例】

本発明の高速穿孔装置の最も重要な特徴の１つは、オン
・ザ・フライで基板に穿孔を行うことである。オン・ザ
・フライでの穿孔により、パンチをバイア位置に位置合
わせさせるための、基板の停止と再始動が要らなくな
る。この特徴により、基板の連続移動による穿孔速度の
向上のみならず、形成されたバイア・ホールの質（正確
さと一貫性）の向上に有意な意味を持つ。

【００１１】単一のパンチを備えた穿孔装置を論理的に
発展させたものは複数のパンチを備えた穿孔装置で、本
発明は、基板の移動を最小にし、一列に配列したパンチ
をそれぞれ個々に作動させて性能の向上を図るようにし
たものである。個々に作動できるパンチを持つというこ
とは、個々のパンチに対応する個々の電源が必要になる
ということであり、このような電源は高価であるのみで
なく高電気エネルギーが要る。しかし、１つの電源が再
充電が速くでき、また、バイア位置が出会う速さ、即ち
基板移動速度が電源の再充電の速さよりも遅ければ、１
つの電源が複数のパンチを扱うことができる。基板移動
の速度を遅くして複数のパンチで穿孔する方が、基板移
動速度を速くして１つのパンチで穿孔するよりも、技術
的に実際的である。これは、基板を高速で動かしながら
非常に小さいホールを穿孔する際に、非常に薄い物質で
ある基板を安定させて維持することが難しいからであ
る。さらに、基板上に穿孔すべきバイアの密度が高くな
い（格子の密度が低い）場合、バイアの位置合わせをす
る間、従来の穿孔装置では穿孔を待つ必要があった。

【００１２】非可変の即ち固定的なパンチ配列で、１つ
の電源が１つのパンチを作動させる穿孔装置では、再充
電時間に関係なく、オン・ザ・フライで穿孔することは
不可能である。オン・ザ・フライ穿孔を実現するため
に、本発明では、パンチ配列の角度を変えることにより
穿孔すべきバイアがパンチに同時に出会わないようにす
る。即ち、逐次的にパンチを作動させてオン・ザ・フラ
イ穿孔を実現する。従って、本発明のパンチ配列では、
１つの電源を有効活用するために、電源の再充電時間を
利用し、基板移動速度を再充電時間よりも遅く保つ（そ
うすることにより、バイアの密度が低い場合にも従来の
装置のような「待ち」がなくなる）。即ち、本発明の具
体化は電源の再充電時間に関連する。

【００１３】また、パンチ配列の角度を変える方法によ
り、格子の大きさを変える融通性が得られる。パンチ配
列は小さな角度で変えるものであるが、この角度計算に
使われる数学は単純で理解しやすいものである。しか
し、パンチ配列上のパンチ間の間隔は一定の間隔で固定
されたものであるから、穿孔される格子の大きさを自由
に選択できるわけではない。パンチ間隔は、１組のいく
つかの所望の格子の大きさを形成する上での重要な設計
パラメータである。即ち、物理的に可能な格子の大きさ
の最小公倍数が、この設計パラメータを決めるときに使
われる。

【００１４】図１に本発明の穿孔装置１を示す。可撓性
グリーン・シート４は、基板繰り出しカセット２によ
り、ガイド・ローラ６およびテンション・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配列１０に供給される。穿孔後、
基板４は、追加テンション・ローラ８ａおよびガイド・
ローラ６ａを通って、基板巻き取りカセット２ａに入
る。図１に示すように、基板４は穿孔前にカセット２に
納められ、穿孔後にカセット２ａに納められる。パンチ
配列１０はテーブル１２に取り付けられている。エンコ
ーダ１４がカセット２に接して配置されており、基板４
の長さ方向に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の位置を決め
る。モジュラー取り付け手段５０がテーブル１２に移動
可能に取り付けられている。可変クロス部材１８のいろ
いろな構成が本発明では可能であり、図１と図５に示す
構成はそのうちの１つの可能な構成を示したものであ
る。ピン１１が取り付け手段５０をテーブル１２に接続
しており、ピン１１を軸に、クロス部材１８の角度が変
えられる。ねじ付きロッド１３のような調整手段が取り
付け手段５０とねじで係合するように設けられている。
ねじ付きロッド１３はテーブル１２に取り付けられた、
回転可能なアンカー手段である。従って、ねじ付きロッ
ド１３を回転させると、クロス部材１８がピン１１のま
わりを回転する。こうして、クロス部材１８は、基板４
の移動方向の垂直線に対して角度を変えることができ
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してい
る。繰り出しカセット２および巻き取りカセット２ａ
は、基板の移動方向の１つを示しているが、穿孔装置１
はどちらの方向に移動する基板に対しても動作すること
ができる。本発明では１つのクロス部材１８でも作動で
きるが、この場合、バイア格子を形成するには、基板４
は複数回パンチ配列１０の下を移動する必要がある。従
って、図１の矢印で示すように、穿孔装置１は両方向に
動く装置である。望ましい具体化は、複数のパンチ１６
および関連する電源を備えた複数のクロス部材１８を設
けて、基板を１回通すことで穿孔を行えるようにするこ
とである。

【００１５】図２は、パンチ配列１０において、個々の
パンチ１６の配置を示す平面図である。図２から、パン
チ配列１０が個々のパンチ１６を含む複数のクロス部材
１８から構成されていることが分かる。クロス部材の位
置、および、パンチ１６の数および配列を変えることに
よって、数多くのいろいろな構成のパンチ配列１０が可
能である。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を備えたクロス部材１８をさ
らに追加し、図１のように全てのクロス部材１８を互い
に隣接するように配置して、１回のパスでバイア・ホー
ルの格子を穿孔させることができる。

【００１６】図２に示すように、コーナー・ホール２０
が基板４のエリアを画定しており、基板４が後でトリミ
ング処理されて、他の基板の同じように穿孔されたエリ
アと積み重ねられるようにしている。積み重ねられた基
板には、位置合わせされたホールに導電物質が付着され
る。さらに、積み重ねられた基板はグレージング処理や
積層処理が施されて、電子部品が形成される。

【００１７】また、図２に示すように、クロス部材１８
は、基板４の移動方向に対する垂直線から角度αだけオ
フセットしている。この角度αがあるために、クロス部
材１８Ａを見て分かるように、パンチ間の遅延時間
（ｔ）及びそれに対応する基板移動速度を考慮すると、
パンチ１６Ｂから１６Ｎを逐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１行のホールが穿孔できる。パンチ１６を逐次作動さ
せることによって、従来の穿孔装置に比べて、使用する
電源を大幅に小型化することができる。クロス部材18、
18A、18B、...18Nそれぞれを角度αオフセットさせ、そ
れぞれのパンチ配列の穿孔作動により、基板４の移動方
向に垂直な行を形成するホールができる。

【００１８】また、パンチ配列１０の角度を変えること
により、穿孔するホールの中心から中心の間隔を変える
ことができる。図２に示すように、例えば、クロス部材
１８が最初に出会うパンチ１６Ｂのまわりを回転して角
度αが大きくなると、パンチ１６Ｎと１６Ａの間の間隔
Ｄ１が小さくなる。さらに、図２に示すように、角度α
の増減に従って、パンチ１６Ａと１６Ｍの間の間隔が変
わる。このようにして、本発明により、一定の速度で移
動する基板４の上に１回のパスで、中心から中心の間の
間隔が異なる複数のホールを穿孔することが可能にな
る。

【００１９】図２に示すように、バイアの１行を表すラ
イン２２と、その行の最初のパンチ１６Ｂと最後のパン
チ１６Ｎの間のオフセット距離Ｄ３と、パンチ１６Ｂか
ら１６Ｎよりなる行の中心を通るライン２４とが、直角
三角形をつくっている。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。パンチ間の遅延時間は、パンチの駆動に用いる電
源の再充電速度によって決められる。この遅延（ｔ）は
できるだけ短くして、基板速度をできるだけ速くするこ
とが望ましい。基本的に、電源によって決まるパンチ間
遅延時間（ｔ）が基板４の移動速度を決める。

【００２０】図３に、角度を変えたパンチ１６の行即ち
直角三角形の斜辺をなす中心線２４を示す。ライン２２
は基板４の移動方向に対して垂直なもう１つの１辺を示
し、パンチ１６のもとの位置を表している。図３の三角
形は図２で述べた三角形を表しており、パンチ配列１０
の角度を変えたときのパンチ１６と基板４の間の関係を
見るのに使える。図３には、クロス部材１８Ａの上に配
置され、三角形の斜辺（ライン２４）を形成するパンチ
１６の行が示されている。図３でも、クロス部材１８Ａ
上の最初のパンチと最後のパンチの間の距離がＤ３で表
されている。

【００２１】上述したように、１つの配列をなす複数の
パンチを同時に作動するときに要する電気エネルギーの
量は、１つの電源から供給することができないほど大き
いため、各パンチ毎に独立した電源が必要になる。しか
し、本発明は、複数のパンチを配列したものを使用する
が、各パンチを逐次作動させて、個々の穿孔作動に１個
の電源を使用するように考慮したものである。即ち、１
つのパンチ配列は全体として複数のパンチを持つが、複
数のパンチを作動させる電源は１個である。図８に示す
ようなプログラマブル・コントローラ８０がパンチ配列
１０の複数のパンチを逐次作動させるように調整する。
望ましくは、１個の電源で１０ないし２０のパンチを作
動させるようにする。

【００２２】定速で移動する基板に対してパンチを逐次
作動させるために、パンチ配列が基板の移動方向に対す
る垂直線から小さな角度αをなすように配置される。こ
のようにして、基板が定速で移動する間に、パンチ間遅
延時間が持てるように、オフセット角度がつくられる。
角度αは次のように表すことができる。

【００２３】α = arctan [d/(n+1)L]

【００２４】ここで、ｄは穿孔してできる格子の大き
さに等しく、ｎはパンチ（クロス部材１８に沿って等間
隔に配置され、１つの電源により作動される）の数に等
しく、Ｌはクロス部材に沿って置かれたパンチの間隔に
等しい。

【００２５】図３から分かるように、基板４は、矢印２
６で示す方向に移動しつつある。基板速度はＶで示さ
れ、この速度は、格子サイズを、パンチの数に１を加
え、パンチ間遅延時間ｔを掛けた値で割った値すなわ
ち、d/(n+1)t 以下にする必要がある。図３から分かる
ように、ホールの行Ｒ１が形成される基板上の位置Ｒ１
がパンチの配列に接近すると、パンチ１６Ｂが最初に作
動する。即ち、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。図３に示すように、逐次作動は、位置Ｒ１が
パンチ１６の各パンチの間をＹ方向に移動するのに必要
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における最後の位置がパンチ１６Ｎによって穿孔さ
れると、行Ｒ１に沿った全てのホールが形成される。ラ
イン２５は距離Ｄ３に等しく、パンチ１６Ｂによる最初
の穿孔からパンチ１６Ｎによる最後の穿孔までの、行Ｒ
１の全体を穿孔する間に経過したパンチ間遅延時間の合
計を表している。基板速度が、格子サイズを、パンチの
数に１を加えパンチ間遅延を掛けた値で割った値以下
（V≦d/(n+1)t）ならば、基板に穿孔すべきホールのマ
トリックス（格子）の、ある１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。

【００２６】ただし、ある範囲の格子サイズｄに適用で
きるようにパンチ配列の設計に融通性を持たせるには、
パンチ１６のパンチ間間隔Ｌを、形成したい格子サイズ
の最小公倍数になるように設定する必要がある。この最
小公倍数ｄｉは、パンチ１６のパンチ間間隔の最小の値
によって決まる。当業者には明らかなように、多くの場
合、パンチ間の物理的間隔を最小にしようという要求は
非常に強く、この具体化には問題が多く能率も悪い。

【００２７】そこで、このような非能率を補うために、
本発明では、パンチ配列を角度α分回転させる。この値
αは所望の格子サイズｄが得られるように決める。ま
ず、パンチ間間隔Ｌをある１組の格子サイズｄｉの最小
公倍数の最大値に設定する。例えば、10、20、30ミル
（それぞれ0.254、0.508、0.762mm）の格子サイズがあ
る場合、格子サイズｄｉの最小公倍数は60ミル（1.524m
m）である。次に、実現可能な最小値のＬが、Ｌをｄで
割った値が整数になるように選ばれる。上例からは、60
/10=6、60/20=3、および 60/30=2が整数となるので、60
ミルが最小の格子サイズになる。パンチ間隔Ｌはパンチ
１６の物理的な特徴に基づいて設定される。本発明で使
用できるパンチは60ミル（1.524mm）間隔は可能性がな
いが、約600ミル（15.24mm）間隔のパンチは使用でき
る。本発明は他の格子サイズｄ’の穿孔も可能にするよ
う考慮しているが、この場合、上述したように、ｄ’は
ｄの最大値以下である。他の格子サイズで穿孔するに
は、可変パンチ配列１０のクロス部材１８を、図２およ
び図３に示すように、最初のパンチ１６Ｂの位置で角度
α回転させる。この場合、パンチ間の距離Ｌを基板の移
動に垂直な軸に対して、角度α回転して射影線を引くと
（図３に垂直軸上の長さＬの射影線はＬ’として示
す）、Ｌ’をｄ’で割った値が整数の場合、Ｌ’＝Ｌco
sαを満たす。本発明を応用する場合、多くの場合は、
ｄの最大値以外の格子サイズを利用することが多く、従
って、基板４に穿孔するホールの格子間隔の殆どについ
て角度αの計算が必要になる。

【００２８】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には、図２お
よび図３に示す三角形の三角法が用いられる。クロス部
材１８の数により基板４が複数のパスを必要とする場
合、穿孔する異なる格子サイズのそれぞれに応じて、角
度αが変更される。図３に示すように、直角三角形がラ
イン２２、２４、および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１６Ｂから１６Ｎを囲
んでいる。この場合Ｌ’は（Ｌ−ａ）に等しく、”ａ”
はクロス部材１８に沿ったパンチ間の間隔即ちＬと、角
度α分斜投影した後の、基板４に対して垂直な方向での
パンチ間の間隔即ちＬ’との差に等しい。即ち、図３に
示すように、Ｌ’の値は、斜投影されたパンチの間の長
さのＸ軸上のベクトル成分である。さらにつけ加えれ
ば、直角三角形１９は、斜辺がＬに等しく、Ｌ’は長さ
がＬ−ａに等しい隣接する辺からなるものである。長
さ”ａ”は[Ｌー（ｍｄ’）]が正になるような最大整数
ｍを求めることによって計算できるが、ここでｄ’はパ
ンチ配列を角度αで回転させて穿孔する新しい格子サイ
ズである。このようにして、本発明により、最小可能な
角度αを用いて得られる斜投影線Ｌ’が格子１つの大き
さｄ’の整倍数が持てるようにする。

【００２９】パンチ数ｎは常に整数であり、Ｌ−ａに等
しいＬ’の値は角度αで長さＬを射影した辺のＸ軸上の
長さであるので、Ｙ方向（基板４の移動方向）のＬの長
さはピタゴラスの定理を用いて次のように求められる。

【００３０】Y² + (L')² = L² L'に(L-a)を代入すると、次のようになる。 Y² = L²-(L-a)² Y = sqrt [L² - (L-a)²] 従って、 α = arcsin (Y/L)

【００３１】図３に示すように、計算されたＹの値は、
基板４の移動方向の、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、距離Ｙ全体の値は、Ｙにパンチの数ｎから１を引い
た値を掛けた値、すなわち、Y
_{tot= Y(n-1)に等しい。図３の例の場合、６つのパンチ}
_{があるから(n=6)、従って、Ytot}=Y(6-1)=5Y である。

【００３２】上記から、本発明はパンチ１６の逐次作動
を可能にするものである。この目的を達成するために、
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は分かっており、隣接するパンチ間の距離は上述
したように計算できる。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、ｔ＝Ｙ
／Ｖである。上述したように、パンチ間遅延時間（ｔ）
は電源が再充電するのに必要な時間の関数である。従っ
て、所定の角度αに対し、Ｙはαによって決まるので、
本発明の装置の穿孔速度の最適化は速度Ｖを変えて行
う。基板速度Ｖは、カセット２、２ａまたはテンション
・ローラ８、８ａ（図１）に結合された速度可変モータ
のような従来の手段によって変えられる。ＬにＹを掛け
て、ｎが１からｎ−１である全ての数のｄ’で割った値
が整数でなければ、同時穿孔できるように複数のホール
を配列しなければならない。上述のように、本発明の特
徴は、従来技術と異なり、複数のホールを同時穿孔する
ように配列しないことによって、逐次作動する複数のパ
ンチに対して１つの電源を用いることができるようにす
るものである。

【００３３】上述のことから、中央から中央の間隔が異
なるホールからなる格子を穿孔するために、パンチ間遅
延時間（ｔ）と角度αを考慮すればよいことが分かっ
た。角度αと遅延時間（ｔ）を計算するには、電源の再
充電時間及び基板速度は勿論、クロス部材１８に沿った
パンチ間の間隔Ｌ及び角度αに基づいたパンチ配列１０
のＸとＹのベクトル成分を考慮しなければならない。図
１に示すように、調整手段には、ピン１１の位置でパン
チ配列１０を角度α分回転させるのに用いるネジ付きロ
ッドあるいは同等の従来の手段がある。角度αを穿孔装
置に組み込めば、大量の基板に同一のホールを穿孔する
ことが可能になる。この場合には、図５に示すようにパ
ンチ配列１０のクロス部材１８を一定の角度αで永久に
固定すればよい。

【００３４】図４は本発明の穿孔装置のもう１つの平面
図で、エンコーダ１４（図１）によって読み取られる、
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を示す。エンコーダ１４によって読み取られ
た情報は、図８に示すプログラマブル・コントローラ８
０に送られる。クロス部材１８は図４に示すように角度
αがつけられている。本発明は、クロス部材がＸおよび
Ｙ座標に対して正あるいは負のどちらの角度がついてい
ても穿孔できるように考慮されている。図４に基板に穿
孔する格子を表す領域３６を示したが、この場合、基板
４にホール即ちバイア３４が穿孔され、図４での格子間
隔Ｄ４およびＤ５は、それぞれ図３の間隔Ｌ’およびＹ
を表すものである。

【００３５】図５に本発明の穿孔装置のさらに詳細な図
を示す。図１に示したように、基板４はテンション・ロ
ーラ８と８ａの間を、クロス部材に接しクロス部材の下
を通って移動する。図５に示すように、クロス部材１８
の下にはクロス部材１８と解放可能に結合する取り付け
手段５０が設けられ、クロス部材１８の三角形のベース
部材５１（図６）が取り付け手段５０の三角形の開口５
２に挿入しスライドさせることにより、クロス部材１８
がテーブル１２に固定できるようになっている。

【００３６】図６はベース部材５１とコネクタ３１を示
すクロス部材１８の透視図である。コネクタ３１は図１
および図５に示す位置決め手段３０に接続し、これによ
り、クロス部材１８を所望の位置に維持し、且つ、穿孔
作動時にクロス部材１８がＸ軸方向にスライド移動しな
いように維持する。

【００３７】図７は本発明のパンチ１６に関する詳細図
である。ケーブル４０が電磁コイル４２を電源（図８）
に接続する。電磁コイル４２に隣接して冷却液室４１が
設けられており、電磁コイルが発する熱を消散するため
に流体を循環させて、コイルの能力を高めるようにして
いる。導電性円盤４３が電磁コイル４２に隣接しパンチ
４８に固定されて配置されており、円盤４３に電流が提
供されると反発して電磁コイル４２から離れる。バネ４
４がパンチ４８のまわりに環状に置かれ、電磁コイル４
２に接するように円盤４３に偏倚を加えるために室４５
内に置かれている。ガイド・ブッシング（軸受け筒）４
６がパンチ４８のまわりに配置されていて、パンチ４８
を下方に導く。ダイ４９が基板４を支持し、穿孔時にグ
リーン・シートが引っ張られたり引き裂かれたりしない
ようにしている。

【００３８】図８は、本発明の穿孔装置が、パンチ配列
１０をなす複数のパンチ１６を逐次作動するのに使う電
源を図式的に表したものである。この電源には電源６７
と充電スイッチ６９がある。キャパシタ７１がインダク
タ７３、７５、７７に電気エネルギーを供給する。イン
ダクタ７３、７５、７７がそれぞれパンチ１６の電磁コ
イル４２（図７）を表している。プログラマブル・コン
トローラ（市販されている製品が使える）８０を使用し
て充電スイッチ６９を制御し、キャパシタ７１が充電さ
れる。さらに、プログラマブル・コントローラ８０はス
イッチ７２、７４、７６を制御する。スイッチ６９、７
２、７４、および７６はそれぞれ、プログラマブル・コ
ントローラ８０からの電気パルスによって制御できるシ
リコン制御式整流器が使える。逐次的にスイッチ７２、
７４、７６を閉じて、キャパシタ７１から放電される電
気エネルギーをパンチ１６のインダクタ７３、７５およ
び７７（コイル４２）の１つに供給することができる。
この逐次穿孔作動を行うために、前もって決めた角度
α、キャパシタの再充電速度の関数であるパンチ間遅延
時間（ｔ），および基板の移動速度に基づいてスイッチ
を閉じるようにプログラマブル・コントローラ８０のセ
ット、即ちプログラムを行っておく。一般的には、キャ
パシタ７１の充電及び放電にかかる時間のために、電源
が磁気反発穿孔技術における制約となっている。本発明
は、パンチ１６を逐次穿孔作動させることにより、小型
電源の使用と、従ってより少ない電気エネルギーとより
速い充電／放電時間を可能にし、これにより上記の制約
を部分的に解消している。従って、具体化としては、キ
ャパシタ７１の制約を所与のものとすれば、インダクタ
７３、７５および７７に可能な限り速く逐次的に電圧を
加え、前もって計算された角度αと既に分かっているパ
ンチ間遅延時間に基づいて基板移動速度を変えるのが望
ましい。最後に、図８のスイッチ７６とインダクタ７７
は１つの電源と連係し、本発明の意図する逐次作動が可
能な複数のパンチ（即ち複数のスイッチとインダクタ）
を図式的に表したものである。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の穿孔装置は、基板の移動方向
に対して複数のパンチを角変位させ、パンチを順次作動
させて、連続して進行する基板に穿孔を行うから、基板
の移動速度を電源の再充電時間に関して適正に選ぶこと
により、一群のパンチを１つの電源で順次作動させるこ
とができるという効果を奏する。請求項２の発明は、必
要なパンチ間遅延時間をとり、電源を再充電する時間を
与えるよう基板の移動速度を調整するから、中央から中
央の間の間隔が異なるホールを、パンチ配列を配列し直
したり穿孔作動を追加することなく、穿孔することがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】定速で移動する基板と磁気反発パンチ配列との
関係を示す本発明の穿孔装置の全体図。

【図２】移動する基板に対するパンチ配列の角度、およ
び、中心間の間隔が異なるホールを穿孔する能力を示す
本発明の穿孔装置のパンチ配列の平面図。

【図３】角度をつけて配置したパンチ配列、および、基
板に対する関係を表すグラフ図。

【図４】パンチ配列と基板との角度の関係を示すパンチ
配列のもう１つの平面図。

【図５】基板、および、定位置にパンチ配列を維持する
手段の透視図。

【図６】基板に沿ったパンチ配列のクロス部材の詳細を
示す透視図。

【図７】磁気反発パンチ部分の詳細図。

【図８】本発明が使用する電源の図式図。

【符号の説明】１穿孔装置２基板繰り出しカセット２ａ基板巻き取りカセット４可撓性グリーン・シート６、６ａガイド・ローラ８、８ａテンション・ローラ１０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アンカー手段１６、４８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導電性円盤４４バネ４６ガイド・ブッシング４９ダイ５０モジュラー取り付け手段５１ベース部材５２取り付け手段の開口６７電源６９充電スイッチ７２、７４、７６スイッチ７１キャパシタ７３、７５、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する基板にホールを穿孔する装置で
あって、上記基板付近に複数の穿孔パンチを配置する手段と、上記基板の移動方向に対して上記パンチの角度を変位さ
せる手段と、上記基板に格子状にホールを形成するため、上記パンチ
を順次作動させる手段と、特定の格子状にホールを形成するため、上記基板の移動
速度を変える手段と、を備え、上記作動させる手段は、
一群のパンチを１つの電源で順次作動させるようにした
穿孔装置。
【請求項２】上記移動速度を変える手段は、上記電源
を再充電する時間を与えるよう上記基板の移動速度を調
整する請求項１に記載の穿孔装置。