JPH08215934A - 放電点移動型電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電処理に適し、正確な位置合わせが不必要
であり、かつ耐久性に優れた放電電極を提供する。 【構成】 被処理物に対向して線状に連続する放電点を
有し、各放電点での表面の曲率が同一又は連続的に変化
するものであることを特徴とする放電点移動型電極。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電中に放電点が移動す
る電極に関する。特にプリント配線基板等基板材料の小
径穴加工のための放電処理に好ましく適用される。

【０００２】

【従来の技術】現在、種々の分野で活用されている放電
処理には放電電極が不可欠である。放電処理が活用され
ている分野としては、例えばプリント配線基板等の基板
材料の小径穴加工、種々の物質に対する放電加工、電解
焼入れ、放電研削、放電化学反応、高分子成形品に対す
る放電処理等が挙げられる。これらに用いられている電
極は通常、先のとがった針状電極又は先が若干丸みを帯
びた針状電極、ないしはこれらが多数配設された電極板
であるため、放電個所が針状電極の通常１点のみである
ため、被処理物との位置合わせに高度の正確さが要求さ
れる。こうして精度の高い放電処理が可能となる反面、
位置合わせのための装置に費用がかかるとともに、大量
処理には必ずしも適さないという欠点があった。又、放
電点が１点であるため、消耗が激しいという問題があっ
た。

【０００３】例えば、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や、
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が使われて
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。

【０００４】例えばガラス布入エポキシ樹脂でできた多
層プリント基板にマイクロドリルでスルホールをあける
と、切粉詰まりやドリル刃により穴内面が荒れたり、穴
内面にスミアと呼ばれる加工熱によって軟化したエポキ
シ樹脂が銅箔切削面に付着する現象、又銅箔にバリが発
生することによって、スルホール断面が真円状でなくな
ることがあった。一般にドリルの送りが大きすぎると穴
内面は荒れるし、小さすぎるとエポキシスミアが生じや
すくなる。スミアが生ずるとメッキ液が入りにくく、ス
ルホール内面を均一に十分な厚さでメッキをすることが
できないので、上下の回路パターン間の導通不良を招く
ことになる。このため付着したスミアを化学的処理や超
音波洗滌などの物理的処理で取除くことも考えられてい
るが十分ではない。いずれにしても、スルホールにおけ
る切粉詰まり、スミアの付着、バリ発生などはプリント
基板にとって致命的な問題となる。

【０００５】そこで、本発明者らはこうした問題点に対
処するため小径穴内の切粉処理、内壁面のスミアの除
去、バリの除去などを短時間でより一層確実に達成でき
る装置及び方法を提供せんとして、材料のスルホールに
近接する針状電極や、スルホールを介して対向させた電
極間で放電させ、その際に発生する衝撃波、熱エネルギ
ーによりスルホールを処理することが有効であることを
知見し、既に特許出願している（特願平４−１５２０３
５号、５−１３５６４３号、５−１８６３６４号、５−
２０７７２８号など）。これらの基板材料の小径穴加工
のための放電処理の発明の要旨は以下のとおりである。

【０００６】（１）基板材料の両側に電極を配置して、
プラズマ放電処理によって細穴の表面処理を行い、次に
ＥＣＲプラズマコーティング処理をすることを特徴とす
る連続ドライプロセスコーテイング加工方法及び装置。 （２）被加工材料の両側に回転電極を配置し、この電極
に電圧を印加しプラズマ放電処理して、被加工材料の小
径穴を加工することを特徴とする材料の小径穴加工方法
及び装置。

【０００７】（３）被加工材料の搬送装置、該材料の小
径穴をプラズマ放電加工するための前記搬送装置をはさ
んで両側に配置された電極、及び該電極間の放電点を移
動させて実質的に被加工材料の小径穴の全域にて放電さ
せるための放電点制御手段を備えてなる被加工材料の小
径穴加工装置及びこれを使用する方法。 （４）被加工材料上に微小間隔を介して陽電極と陰電極
とからなる電極対を配置し、この電極に電圧を印加し、
気圧１０〜２×１０³Ｔｏｒｒ下でコロナ放電を発生さ
せて被加工材料をエッチングすることを特徴とするエッ
チング方法及び装置。

【０００８】これらの発明においては、少なくとも一方
の放電電極として針状の先がとがった電極や、先端が若
干丸みを帯びた針状電極、更にはこれら針状電極が多数
配設された電極が用いられている。ところで、これらの
基板材料の小径穴加工を有効に実施するには、穴あけ加
工後のプリント基板について、スルホールの位置を正確
に知った上で該スルホール上に正確に電極を移動させて
放電処理する必要があるが、スルホールの数が非常に大
きいうえに径の異なる場合もあることが位置の確認と電
極の位置合せを困難にしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は放電処理に適
し、正確な位置合わせが不必要であり、かつ耐久性に優
れた放電電極を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討を
重ねた結果、特定構造を有する放電電極により上記目的
が達成されることを見出し本発明に至った。すなわち、
本発明は被処理物に対向して線状に連続する放電点を有
し、各放電点での表面の曲率が同一又は連続的に変化す
るものであることを特徴とする放電点移動型電極であ
り、その代表的な形状は、Ｌ字状又は釣針状であって断
面が円又は楕円の線材である放電電極、被処理物に対向
する放電面が球面又は丸底状である放電電極、球面又は
丸底状の表面に凸状又は凹状の筋を１本以上設けた放電
電極である。従来の放電電極が先のとがった針状電極、
先に若干丸みを有する針状電極又はこれらを多数配設し
たものであるのに対して、本発明の放電電極は、被処理
物に対向して線状に連続する放電点を有し、各放電点で
の表面の曲率が同一又は連続して変化するものであるた
め、放電点が１個所ではなく、連続した多数の放電点が
存在する。この作用を図面を示して模型的に説明する。

【００１１】図１は、本発明の放電電極の代表的パター
ンの一つの、放電部分を拡大して示したものである。断
面が円の線材をＬ字状に曲げてある。断面が円であるた
め放電点となる最も下側の線はどの位置でも表面の曲率
は等しい。この放電電極と対向電極の間にある電圧以上
の電圧が負荷されると両者の間で放電が開始される。放
電は先ず電極の先端に近い部分、図１では（ａ）付近で
開始される。その後、放電は（ａ）から（ｂ）の矢印方
向へ放電点を移動させながら継続する。更に電圧を負荷
し続けると、上記のような放電点を移動する放電が反復
される。なお、上記説明では放電の移動を（ａ）から
（ｂ）としたが、放電電極と被処理物との位置関係等の
条件により、もし放電の開始が（ｂ）付近より開始され
た場合は放電は（ｂ）から（ａ）に向って移動する。図
２は、本発明の放電電極のもう一つの代表的パターンで
あって、丸底状の放電部を拡大して示したものである。
この放電電極と対向電極の間に、ある電圧以上の電圧が
負荷されると両者の間で放電が開始される。通常、放電
は両電極間の距離が最も近い先端部、つまり（ｃ）の点
で開始される。その後放電は（ｃ）より周辺部、例えば
（ｄ）に向って放電点を移動させながら維持する。更に
電圧を負荷し続けると、上記のような放電点を移動する
放電が反復される。

【００１２】以下、本発明の電極を基板材料の小径穴加
工を例にとって更に詳しく説明するが、本願発明は上記
のように放電処理が用いられている種々の分野で放電電
極として使用することができる。プリント基板に明けら
れたスルホールのバリ、スミア等の除去の従来法を図３
及び４を用いて説明する。図３に示すように、プリント
基板１には孔径の異なる多数のスルホールが明けられて
おり、基板表面上を針状電極２を高速で移動させるとと
もに、基板の下方には対向電極３が設けられている。針
状電極がスルホールの中心位置付近にきた時に停止して
放電を開始する。従来法においては、放電を電極間隔の
み、電圧のみ、電極間隔と電圧の両者のいずれかの方法
で調整することも有効であるが、このためにも正確な位
置合わせが必要であった。スルホールのスミア等を放電
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
に穴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。

【００１３】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針状電極の移動及び／又は基板の移
動により、処理されるべきスルホールの位置付近に合致
させることが可能となる。図３では電極の一方のみが針
状電極であるが、上下両方の電極を針状電極とする場合
もある。別の従来法として、対向電極を特に設けずに、
図４のように対極端子を直接に被加工材料である基板に
配設してもよい。図４において、スルホール４を有する
基板１は載置装置５上に置かれ、上方に針状電極２が走
査する。そして、スルホールの中心と針状電極の位置が
合致した時に放電が行われ、スルホールのバリ、スミア
等が除去される。これら従来法に対して、本発明の放電
点移動型電極によると、放電開始時に針状電極が正確に
スルホールの中心に合致する必要はなく、基板上を電極
が走査し、スルホールに近づくと電極の放電可能位置に
幅あるいは大きさがあるため、先ずスルホールに近い位
置より放電が開始され、電極がスルホール上を走査中も
放電は放電点を移動させながら継続し、電極がスルホー
ルを離れるとともに放電は終了する。このような移動放
電又は遊び放電をスルホール毎に繰り返して行う。本発
明では、スルホールに電極先端を正確に位置合せする必
要はなく、基板上に電極を一定速度で走査させるだけで
よい。このため操作上極めて簡易化されるばかりか、処
理能率が格段に向上する。基板上をＸ−Ｙ軸方向に電極
を走査させて、基板と電極の位置関係を変化させるに
は、基板を固定して電極を移動させて走査する方法、電
極を固定して基板載置装置を移動させる方法、及び基板
と電極の両者を移動させる方法がある。

【００１４】図５は、基板上を走査する移動放電電極の
走査を示す概念図であり、多数のスルホール４が明けら
れた基板１の上を点線の方向に電極が走査している。図
６はスルホールを拡大したものであり、方向（ｅ），
（ｆ），（ｇ）は移動放電電極が通過する経路を示すも
のである。本発明によれば電極がスルホールの中心を通
過する（ｆ）の場合はもちろん、若干スルホールの中心
から離れた（ｅ）や（ｇ）の場合でも電極の放電点に幅
があるため、スルホールに対して電極を停止させること
なく十分放電処理をすることが可能である。このため、
図５に示される電極の往復運動の走査幅を大きくするこ
とができ、この点でも処理効率の向上に寄与している。
本発明の放電点移動型電極のもう一つの利点は、放電点
が１点ではないために電極表面の消耗が少なく、耐食性
に優れていることである。

【００１５】本発明の放電点移動型電極の材質は特に限
定されず、例えばタングステン、ステンレス、鉄、銅、
アルミニウム、金、白金、パラジウム、種々の合金、炭
素などを用いることができる。又、放電点部分をこれら
の材料で作り、他の部分は別の導電材料を用いてもよ
い。更に、これら電極部分に特定の材質をめっき、ＣＶ
Ｄなどで被覆することも可能であり、例えば、白金やサ
ーメット、タングステンカーバイド、チタンカーバイド
などの金属炭化物でコーティングしたものも好適に使用
することができる。放電処理は、コロナ放電、火花放
電、アーク放電、プラズマ放電等が用いられる。これら
の中で基板の小径穴加工には、コロナ放電とプラズマ放
電が好ましい。加える電圧は直流、交流、脈流、パルス
等限定されないが、正電圧負荷が繰り返されるパルス波
が好ましい。これらの放電は通常、空気中又は不活性ガ
ス中で行われるが、水中又は水が付着した状態での処理
も行うことができる。

【００１６】本発明の放電点移動型電極の典型例は図１
及び２に示したとおりであるが、その他のものも含め
て、図７及び図８に正面図と側面図、裏からみた平面図
などで詳しく示す。ただし本願発明の放電点移動型電極
はこれらの図示されたものに限定されない。図７（ａ）
〜（ｅ）に示される電極はいずれも線材を曲げて作成さ
れたものである。放電部分の幅、例えば図（ａ）ではｈ
は従来の針状電極の直径の２倍以上、好ましくは３倍以
上である。具体的な数値は放電処理の種類、被加工材、
放電電圧、被加工材との距離にもよるが、例えばプラズ
マ放電によるプリント基板のスルホール加工の場合は、
スルホールの最大径が０．３ｍｍの時で、０．６ｍｍ以
上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上
である。

【００１７】図８（ａ）〜（ｄ）に示される電極はいず
れも球面の一部の基礎とするものであり、（ａ）は球面
の一部を移動する放電点とするものである。（ｂ）は球
面の一部の上に十字形の帯を設けたもので、この十字に
沿って放電点は移動する。（ｃ）は更にたすきがけに帯
を設けたもので、これらの帯に沿って放電点は移動す
る。（ｄ）は球面の一部の上に十字形の溝を設けたもの
で、この溝の稜線部に沿って放電点は移動する。放電部
分の幅、例えば図８（ａ）ではｈは図７の場合と同様に
従来の針状電極の直径の２倍以上、好ましくは３倍以上
である具体的な数値は放電処理の種類、被加工材、放電
電圧、被加工材との距離にもよるが、例えばプラズマ放
電によるプリント基板のスルホール加工の場合は、スル
ホールの最大径が０．３ｍｍの時で０．６ｍｍ以上、好
ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上であ
る。本発明を基板の小径穴加工に適用する場合には、１
０ないし２×１０³Ｔｏｒｒの気圧下でプラズマ放電処
理するのが好ましく、その処理雰囲気は、空気、Ａｒ，
Ｈｅ，Ｎ₂などの非酸化性ガス、ＣＨ₄，ＣＣｌ₄，Ｃ₂Ｈ
₂などの反応性ガス、ＮａＯＨ蒸気などの蒸気を適宜選
択して適用する。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 電極に陰極板と図７（ａ）で示される放電点移動型陽電
極を用いた。電極はタングステン線で作成されており、
放電点の移動幅ｈは２ｍｍである。使用した基板は、厚
さ１．６ｍｍ、縦３３ｃｍ、横４０ｃｍ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。
かかる基板上に上記放電点移動型電極をＮＣ制御により
毎秒１０ｃｍの速度で走査させ、基板との相対位置を上
記一定速度で変化させた。放電処理条件は雰囲気は大気
中、７６０Ｔｏｒｒ、２極間間隔は１０ｍｍとして、正
電圧付加時間τ_onを１０ｍｓ、無電圧付加時間τ_offを
１０ｍｓとしたパルス波をピーク電圧は８０００Ｖにて
負荷し、プラズマ放電処理を行った。その結果、穴内部
の切粉は殆どなく、穴内壁面もプラズマ放電により突出
したガラス繊維などや樹脂のめくれ、突出しなどは溶融
酸化などで滑らかとなり、バリも殆どない状態となっ
た。

【００１９】実施例２ 放電点移動型電極を図７（ｂ）〜（ｅ）で示されるもの
とした他は、実施例１と同じ条件で行った。各電極とも
良好な結果が得られた。 実施例３ 放電点移動型電極を図８（ａ）で示されるものとした他
は、実施例１と同じ条件で行った。電極の放電部分はス
テンレスの球面の一部とし、放電点の移動幅ｈは２ｍｍ
である。その結果、スルホールのスミア、バリ等は完全
に除去することができた。又、かかる放電実験を約１０
０回繰り返したが、ステンレスの放電部分には特に損傷
はなかった。 実施例４ 放電点移動型電極を図８（ｂ）〜（ｄ）で示されるもの
として、実施例３を行った。放電は球面上の帯状部分を
移動して発生し、結果は良好であった。

【００２０】

【発明の効果】上記のとおり、本発明の電極を用いるこ
とにより放電が放電点を移動して発生し、被処理物に対
して正確な位置合わせが不必要であるにもかかわらず確
実に放電処理することが可能であり、かつ電極自体の耐
久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電点移動型電極の放電部分を示す。

【図２】本発明の他の放電点移動型電極の放電部分を示
す。

【図３】従来の針状電極を用いた放電処理。

【図４】従来の針状電極を用いた放電処理。

【図５】基板上の電極の走査を示す図。

【図６】スルホールの位置と電極の走査経路を示す図。

【図７】本発明の放電点移動型電極。

【図８】本発明の他の放電点移動型電極。

【符号の説明】

１ プリント基板 ２ 針状電極 ３ 対向電極 ４ スルホール ５ 載置台

───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物に対向して線状に連続する放電
   点を有し、各放電点での表面の曲率が同一又は連続的に
   変化するものであることを特徴とする放電点移動型電
   極。
2. 【請求項２】 Ｌ字状又は釣針状で断面が円または楕円
   の線材であることを特徴とする請求項１記載の放電点移
   動型電極。
3. 【請求項３】 被処理物に対向する放電面が球面又は丸
   底状であることを特徴とする請求項１記載の放電点移動
   型電極。
4. 【請求項４】 球面又は丸底状の表面に凸状又は凹状の
   筋を１本以上設けたことを特徴とする請求項３記載の放
   電点移動型電極。