JPH11309697A - 穿孔方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックグリーンシート材等の薄いシート状
材に対して非常に多数の穴を、パンチピンを用いて高精
度で、且つ高密度に打抜きできるようにした穿孔方法お
よびその装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、薄いシート状材に対してパンチ
ピンを直線運動させて該薄いシート状材の損失弾性率が
極大値から下がるガラス状領域において打抜いて穿孔す
ることを特徴とする穿孔方法である。また、本発明は、
直線運動を出力する駆動源４５と、該駆動源から出力さ
れる直線運動の変位を拡大して増速させて直線運動を出
力する変位拡大機構４２と、該変位拡大機構で出力され
た増速された直線運動を受け、パンチガイドに案内され
て移動して薄いシート状材３３を打抜いて穿孔するパン
チピン２１とを備えたパンチ打抜き機構４０を２次元に
配列して構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシート材等の薄いシート状材に対してパンチピンを用
いて極めて小さい穴を穿孔する穿孔方法および穿孔装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】グリーンシートの穴抜きは、グリーンシ
ートが軟弱、且つ容易に変形することから、穴抜き加
工、穴埋め印刷、所望の配線パターン印刷を正確に形成
させることが難しいという課題があった。これに対応す
るため、まず、グリーンシートの寸法安定化の技術が種
々提案されていた。たとえば、グリーンシートにプレス
を施し、経時的な寸法変化を小さくする方法がある。こ
れらの技術については、特開昭５８−１５４２９３号公
報において知られている。このように、グリーンシート
の寸法安定化の技術が確立しても、近代の大形計算機の
高機能化に伴う成形、穴抜き加工、パターン印刷及び積
層工程における寸法精度の向上、特に穴抜き加工工程で
の高密度化に伴う小スルーホール径化及び狭ピッチ化、
また基板サイズの大面積化に伴い要求される高精度・高
能率な穴抜き加工技術への対処が困難であった。

【０００３】これに対して、プログラム可能セラミック
シート・パンチ装置（例えば、特公昭５７−３３７１７
号公報）が提案されている。この装置は、パンチヘッド
の上面より内に伸び、行列状に相互に密接して配列され
た複数の大径の穴に設けられたソレノイド素子と、前期
ダイ径の穴から前記パンチヘッドの真下には、グリーン
シートが指示される基板指示部が設けられ、前期基板指
示部は水平二次元方向に運動するように構成されてい
る。従って、この穴明け方法は、グリーンシートが支持
される基板支持部を水平二次元方向に運動させ、且つソ
レノイド素子により連動されるパンチ素子の垂直方向の
位置を制御することによって、グリーンシート内に所望
の穴パターンを形成することができる優れた方法であ
る。さらに、高速駆動のプログラム可能なセラミックシ
ート・パンチ装置（特開昭６２−２１３９９８号公報、
特開平２−２４０９５号公報）が提案されている。これ
らの装置は、パンチヘッドの駆動部分が低周波パルスに
よって磁束を発生させ、この磁束の反発力により高速に
パンチヘッドを駆動させるものである。従って、これら
の穴明け方法は、高速でしかもグリーンシート内に所望
の穴パターンを形成することができる優れた方法であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】グリーンシート等の穴
抜き加工において、高能率化に関し、上記ソレノイドで
軸選択を行う従来技術の方式においては、パンチ素子を
独立で駆動する構造であることから、パンチ本数を増加
させるには限界がある。また、上記従来技術の高速パン
チ方式においては、電気エネルギーを用いているためパ
ンチ駆動時にパンチ素子が過度に加熱され冷却機構を設
けているものの完全に熱を遮断できず、また、パンチ駆
動には過大な電気エネルギを必要とするため、複数軸化
ができず、結果的に能率が上がらないという問題があっ
た。また、上記従来技術においては、高精度化に関して
は言及されおらず、高密度化に伴う小スルーホール径化
及び狭ピッチ化、また基板サイズの大面積化に伴い要求
される高精度な穴抜き加工技術への対処が困難である。
即ち、上記小スルーホール径化及び狭ピッチ化の為に
は、配線幅のマージンをかせぐために、（パンチ−ダ
イ）クリアランスの低減を図る必要があり、導体を印
刷する際の位置ずれ不良や積層する際の導体同志の位置
ずれ不良をなくすために、穴抜き時発生するプログラム
上の設計穴位置と加工後の穴位置のずれ量の低減が必要
となる。しかしながら、パンチとダイとを打抜く度に嵌
合させるためにクリアランスを低減することは実際上不
可能となる。また、プログラムに従って順次穴あけをし
ていく関係で歪が生じると、それが伝搬されて位置ずれ
が生じてしまうことになり、実際上位置ずれを低減する
ことは不可能である。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
セラミックグリーンシート材等の薄いシート状材に対し
て非常に多数の穴を、パンチピンを用いて高精度で、且
つ高密度に打抜きできるようにした穿孔方法およびその
装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、セラミックグリーンシート材等の薄いシート状材に
対して非常に多数の穴を、パンチピンを用いて高精度
で、且つ高密度に打抜きして小スルーホール径化および
狭ピッチ化を実現できるようにした穿孔方法およびその
装置を提供することにある。また、本発明の更に他の目
的は、セラミックグリーンシート材等の薄いシート状材
に対して非常に多数の穴を、多軸のパンチピンを用いて
効能率で、しかも高精度で、且つ高密度に打抜きできる
ようにした穿孔方法およびその装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、薄いシート状材に対してパンチピンを直
線運動させて該薄いシート状材の損失弾性率が貯蔵弾性
率より小さくなるガラス状領域において打抜いて穿孔す
ることを特徴とする穿孔方法である。また、本発明は、
薄いシート状材に対してパンチピンを直線運動させて該
薄いシート状材の損失弾性率が極大値から下がるガラス
状領域において打抜いて穿孔することを特徴とする穿孔
方法である。また、本発明は、薄いシート状材に対して
パンチピンを直線運動させて歪速度が１００００／ｓ以
上２５０００／ｓ以下で打抜いて穿孔することを特徴と
する穿孔方法である。

【０００７】また、本発明は、駆動源から出力される直
線運動の変位を変位拡大機構を用いて拡大して速度を増
大し、該増大された速度の直線運動をパンチピンに伝達
し、該伝達されたパンチピンの直線運動により薄いシー
ト状材を打抜いて穿孔することを特徴とする穿孔方法で
ある。また、本発明は、前記穿孔方法において、ストレ
ートな孔［（ダイブッシュ側穴直径／パンチ直径）比が
ほぼ１で袴状部が生じない。］を穿孔することを特徴と
する。また、本発明は、前記穿孔方法において、薄いシ
ート状材がグリーンシート材であることを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、直線運動を出力する駆動
源と、該駆動源から出力される直線運動の変位を拡大し
て増速させて直線運動を出力する変位拡大機構と、該変
位拡大機構で出力された増速された直線運動を受け、パ
ンチガイドに案内されて移動して薄いシート状材を打抜
いて穿孔するパンチピンとを備えたパンチ打抜き機構を
２次元に配列して構成したことを特徴とする穿孔装置で
ある。また、本発明は、上型と、直線運動を出力する駆
動源と該駆動源から出力される直線運動の変位を拡大し
て増速させて直線運動を出力する変位拡大機構と該変位
拡大機構で出力された増速された直線運動を受け、前記
上型に設けられたパンチガイドに案内されるパンチピン
とを有し、前記上型に対して２次元に配列して設置され
た複数のパンチ打抜き機構と、該各パンチ打抜き機構の
パンチピンと嵌合させるダイブッシュを２次元に配列し
て備えた下型と、薄いシート状材の周囲を保持する保持
用治具を取付け、該保持用治具に保持された薄いシート
状材を前記上型と下型の間において移動させるＸＹテー
ブルと、前記薄いシート状材が２次元方向に所望のピッ
チで移動させるように前記ＸＹテーブルを制御し、更に
前記各パンチ打抜き機構の駆動源を制御する制御装置と
を備え、前記各パンチ打抜き機構のパンチピンにより薄
いシート状材に対して所望の穿孔パターンで穿孔させる
ように構成したことを特徴とする穿孔装置である。

【０００９】また、本発明は、前記穿孔装置において、
各パンチ打抜き機構は、歪速度が１００００／ｓ以上２
５０００／ｓ以下で薄いシート状材を打抜くように構成
したことを特徴とする。また、本発明は、前記穿孔装置
において、各パンチ打抜き機構は、薄いシート状材の損
失弾性率が極大値から下がるガラス状領域において薄い
シート状材を打抜くように構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記穿孔装置において、各パンチ打抜
き機構における駆動源をエアーシリンダによって構成し
たことを特徴とする。また、本発明は、前記穿孔装置に
おける各パンチ打抜き機構において、駆動源の出力とパ
ンチピンを保持するパンチピン保持部との間を変位拡大
機構を介して連結して構成することを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、前記穿孔装置において、
各パンチ打抜き機構における変位拡大機構を回転対遇
（回転運動）によって構成したことを特徴とする。ま
た、本発明は、前記穿孔装置における各パンチ打抜き機
構において、駆動源の出力とパンチピンを保持するパン
チピン保持部との間を縦に並べた変位拡大機構によって
連結して構成することを特徴とする。

【００１１】以上説明したように、前記構成によれば、
グリーンシート材などの薄いシート状材に対して、歪を
発生することなく、ダイ穴径に依存することなく（ダイ
穴径とパンチピンとの間のクリアランスを低減すること
なく）パンチピンの径通りのストレート穴を打抜くこと
が可能となり、その結果、位置ずれがなく、しかもパン
チピンの径通りの高精度なストレート穴を穿設すること
ができる。また、前記構成によれば、パンチ駆動に必要
とされるエネルギを最小限に抑え、各パンチ打抜き機構
を小さくして省スペース化し、パンチピンの複数軸化を
実現することができ、グリーンシート材などの薄いシー
ト状材に対して非常に多数の穴を穿孔するのに高効率化
を達成することができる。特に、変位拡大機構を利用す
ることにより、パンチピンの直線運動の高速化と、パン
チ駆動に必要なエネルギの抑制とを実現することがで
き、その結果、打抜き穴の高精度化と多数の穴の穿孔の
高効率化を達成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るセラミックグリーン
シート材等の薄いシート状材に対する穿孔方法およびそ
の装置の実施の形態について図を用いて説明する。とこ
ろで、セラミック多層配線基板は、次のような順序で製
造される。まず、グリーンシート材と呼ばれる薄いシー
ト状材は、セラミック原料の粉末を有機バインダ中に分
散して得られるスラリを、ブレードで作られた細い隙間
より流出させる、いわゆるキャスティング工程によって
成形される。次に、成形されたグリーンシートを所定の
寸法に切断し、その後、該グリーンシートに穴抜き加
工、穴埋め印刷、所望の配線パターン印刷等が行われ
る。その後、積層して加熱・加圧して圧着体を作り、こ
の圧着体を焼結することによって製造される。

【００１３】次に、本発明に係る上記グリーンシート材
等の薄いシート状材への穴抜き加工について説明する。
通常、グリーンシート材等の薄いシート状材はそのハン
ドリング性の点から、適度な硬さと柔軟性が要求され
る。この為、例えばグリーンシート材内に含有されるバ
インダ材料はガラス転移点（Ｔｇ点）を１０℃近傍に設
定して合成するのが一般的である。

【００１４】図１には上記ガラス転移点を１０℃近傍に
設定したバインダで作製したグリーンシート材の動的弾
性率の周波数依存性を測定した結果を示している。図
中、８１は損失弾性率、８２は貯蔵弾性率を示す。貯蔵
弾性率８２は、強制変位周期と同期して応答する量を示
し、運動エネルギとして貯蔵している量を現している。
損失弾性率８１は、強制変位周期とは位相が異なって応
答する量を示し、強制変位による運動エネルギの熱等へ
の減衰をあらわす。通常、損失弾性率８１の極大値が起
こる位置が体積−温度測定によって決定されるガラス転
移点に非常に近い。従って、少なくとも図中、Ａの位置
よりも右側の高周波領域は損失弾性率８１が小さく且つ
貯蔵弾性率８２が大きいことから、エネルギ損失の小さ
い領域といえる。このように、グリーンシートの損失弾
性率８１において、Ａの位置より右側の領域は、極大値
（最大値）から下がったガラス状領域（損失弾性率が貯
蔵弾性率より小さくなるガラス状領域）を示す。すなわ
ち、位置Ａでの周波数が１０⁴Ｈｚ（＝４ｌｏｇ（ａ
ω））であることから、穴抜き時の歪速度が１００００
／ｓ以上で終了する場合、グリーンシート材内部でのエ
ネルギ損失が小さくなりあたかも弾性体を打抜きする場
合に相当し、せん断で発生する歪領域が減少するものと
考えられる。例えば、配線基板用に用いられるグリーン
シート材の厚さが約０．２ｍｍ程度の場合、歪速度が１
００００／ｓ以上で打抜きを完了する為には、２ｍ／ｓ
以上速度で打抜きことにより達成される。

【００１５】図２は、ガラス転移点が１０℃近傍のグリ
ーンシート材に対し、ダイ側打抜き径とパンチピン直径
の比（＝打抜き径／パンチピン直径）の歪速度依存性を
示す図である。図中、８４は（打抜き径／パンチピン直
径）比を示す。図より、（打抜き径／パンチピン直径）
比８４は歪速度が上記の理由により１００００／ｓを境
に大きく変化する。歪速度が１００００／ｓ以上の場
合、（ダイ側打抜き径／パンチ直径）比はほぼ１となっ
て図３（ｂ）に示すようにストレートな穴断面形状とな
り、ダイ穴直径にほぼ依存せず、パンチピン直径に依存
することになる。従って、グリーンシート材３３を歪速
度１００００／ｓ以上の速度で穴抜きすることにより、
パンチ−ダイクリアランス（パンチピン２１とダイ穴３
４とのクリアランス）に依存せず、ほぼ図３（ｂ）に示
すようなストレートな穴加工を実現できる。即ち、図３
（ａ）に示すように穴のダイ側がちぎれて袴状の部分３
５が生じるのが防止されて、図３（ｂ）に示すようにス
トレートの穴となる。これにより、穴間に袴状の部分３
５が生じないので、配線間（穴間）距離のマージンが増
大することから配線幅のマージンが増大し、高精度化を
達成することができる。

【００１６】図４は、図１０に示す打抜き方法で上記ガ
ラス転移点が１０℃のグリーンシートを穴抜きした場合
の（穴位置実測値−穴抜き設計座標）値の最大値（最大
ずれ量）の歪速度依存性を示した図である。図中、８５
は（穴位置実測値−穴抜き設計座標）値の最大値（＝最
大位置ずれ量）を示す。グリーンシート材において、１
０万個程度穴抜きをする関係で、穴抜きをする度に生じ
る歪みが、穴抜きをしていくに従ってたまっていって最
大ずれ量が生じることになる。ところで、図４より、歪
速度が増大すると（最大位置ずれ量）８５が減少する。
すなわち、歪速度が増大すると、せん断で発生する１穴
毎の歪領域が減少するため、結果として（最大位置ずれ
量）が減少する。従って、通常ガラス転移点（Ｔｇ点）
を１０℃近傍に設定して合成たバインダを用いたグリー
ンシート材に関して歪速度１００００／ｓ以上で打抜き
ことにより位置ずれが生じることなく高精度化を実現す
ることができる。これによって、印刷によってスルーホ
ール等に導体を埋め込む際、位置が生じていないので、
印刷不良も発生することもなく、また積層した際、導体
の層間ずれも生じないので、接続不良も発生することを
防止することができる。

【００１７】一方、高歪速度で穴抜きする場合、パンチ
ピンとグリーンシート間の摩擦も増大することになる。

【００１８】図５は上記ガラス転移点が１０℃で厚さ
０．２ｍｍ程度のグリーンシート材を穴抜きした場合の
せん断抵抗（Ｎ）の速度依存性を示した図である。図５
より、歪速度が２５０００／ｓ以上の領域にするとせん
断抵抗８６が低下する。これは、上記パンチとグリーン
シート材間の摩擦が大きくなり、この摩擦熱により、せ
ん断抵抗が低下する。従って、パンチの摩耗の観点から
考えると、歪速度が２５０００／ｓ以下で穴抜きするこ
とが望ましい。

【００１９】次に、高速でグリーンシート材を穴抜きす
る穿孔装置の実施例について説明する。図６は、グリー
ンシート打抜き時の構成因子の寸法緒言を模式的に示し
た図である。１２は下型で、パンチピン（穿孔素子）２
１の２次元の配列（例えば４〜８行×４〜８列の１６〜
６４個）に一致させてダイブッシュ３１を２次元に配列
して埋め込んだものである。３３は厚さが０．２ｍｍ程
度のグリーンシート材を示す。１３は上型（上型プレー
ト）である。９２は上型１３の下面とグリーンシート材
３３との間のギャップを示す。９３はダイブッシュ３１
の厚さを示す。通常、ギャップ９２は０．０５ｍｍ程
度、ダイブッシュの厚さ９３は０．４ｍｍ程度である。
従って、パンチピン２１のストロークとしては、グリー
ンシート材の厚さを０．２ｍｍと仮定すると０．６５ｍ
ｍ以上必要であり、更に抜きかすの吸引効果を考えると
１〜１．２ｍｍ程度必要になる。また、グリーンシート
材３３を打抜く位置が、パンチストロークのほぼ中央位
置であることから、その位置で所望する打抜き速度が必
要になる。

【００２０】この為、実際の装置の場合、パンチストロ
ーク１〜１．２ｍｍ程度に対して、歪速度を１００００
／ｓ以上でパンチピンを駆動させるためには、パンチピ
ン２１を約４０，０００〜５０，０００ｍ／ｓ²以上で
加速する必要がある。このため、通常、電磁ソレノイド
等による駆動源では上記加速度を得ることができず、前
述のような電磁反発等の大きいエネルギを必要とする。
しかし、前述のごとく、電磁反発等の過大なエネルギは
パンチ駆動部の発熱につながってしまうという課題を有
することになる。

【００２１】そこで、次に、本発明に係る著しく発熱が
なく、パンチピン２１を約４０，０００〜５０，０００
ｍ／ｓ²以上（ストロークが１〜１．２ｍｍ程度で、歪
速度が１００００／ｓ以上である。）で加速できるパン
チ打抜き機構４０について図７を用いて説明する。図７
は、本発明に係るパンチ打抜き機構の一実施例を示した
図である。パンチ打抜き機構４０は、エアシリンダ等か
ら構成される駆動部４１と、該駆動部４１からの変位出
力を拡大させて歪速度１００００／ｓ以上を得る変位拡
大機構４２と、該変位拡大機構４２の出力が伝達されて
歪速度が１００００／ｓ以上でもって移動して打ち抜く
パンチ部４３とから構成される。ところで、パンチピン
２１によってグリーンシート材３３を打ち抜く場合、百
数十グラム程度の抜き力が必要となる。従って、それ以
上の駆動力がなければ、パンチピン２１によってグリー
ンシート材３３は打ち抜くことができない。一方、変位
拡大機構４２によって変位を拡大して打ち抜き速度を、
歪速度でもって１００００／ｓ以上になるように増大さ
せると、その拡大率に反比例して、打抜き力は低下す
る。この為、拡大率にもよるが、駆動部４１において、
駆動源単体で数ｋｇ程度の駆動力を持つ駆動源が必要に
なる。この理由により、通常、グリーンシート材の穿孔
装置に使われる電磁ソレノイドは不適当である。

【００２２】ところで、本実施例としては、駆動部４１
における駆動源４５として、数ｋｇ程度の駆動力を持つ
エアーシリンダで構成した。しかしながら、駆動源とし
てエアーシリンダ４５で構成する必要はなく、同等の駆
動力を有するものであれ良い。

【００２３】即ち、駆動部４１は、数ｋｇ程度の駆動力
を持つ駆動源４５と、該駆動源の往復動出力（直線運動
出力）４６に付けられた重り４７とによって構成され
る。駆動源４５としての直線運動出力の変位としては、
パンチピン２１のストロークとして１〜１．２ｍｍ程度
が得られれば良い。変位拡大機構４２は、例えば２段・
縦型とし、例えば３つの梃子部材５６、５９、６２から
構成される。梃子部材５６は、支軸５７に微回動できる
ように支持され、作用点であるピン５８と支軸５７との
間の距離を、力点であるピン５３と支軸５７との間の距
離よりも例えば１．５倍程度以上長くして拡大できるよ
うに形成している。梃子部材５９は、支軸６０に微回動
できるように支持され、両端の各々にピン５８に摺動で
きるように嵌合する溝とピン６１に摺動できるように嵌
合する溝とが形成され、作用点である溝（ピン６１）と
支軸６０との間の距離を、力点である溝（ピン５８）と
支軸６０との間の距離よりも例えば２倍程度以上長くし
て拡大できるように形成している。梃子部材６２は、支
軸６３に微回動できるように支持され、作用点であるね
じ６４と支軸６３との間の距離を、力点であるピン６１
と支軸６３との間の距離よりも例えば１．５倍程度以上
長くして拡大できるように形成している。

【００２４】そして、梃子部材５６の力点に設けられた
ピン５３と重り４７の下側に設けられたピン５０との間
を例えば長さが実質的に調整可能なリンク５１によって
連結し、重り４７の上下の微小な直線運動の変位を梃子
部材５６に対して微回動に変換するように構成してい
る。なお、梃子部材５６の力点と重り４７との間の連結
は、後述する梃子部材６２の作用点とパンチ保持部４４
との間の連結と同様に構成してもよい。即ち、梃子部材
５６の力点と重り４７との間は、連結間距離を調整で
き、しかも、重り４７の上下の微小な直線運動の変位を
梃子部材５６に対して微回動に変換するように構成でき
ればよい。更に、フレーム４８には、衝撃吸収用のダン
パ４９が設けられている。なお、重り４７がダンパ４９
に接触する際には、パンチピン２１がグリーンシート材
３３を打ち抜いている状態にしておくことが必要であ
り、そのためにリンク５１の長さが実質的に調整できる
ように構成する必要がある。このようにリンク５１の長
さが調整できなくても、梃子部材５６に対してピン５３
の位置を調整できるように構成しても良いし、重り４７
に対してピン５０の位置を調整できるように構成しても
よい。また、フレーム４８に設けられたねじ５４は、梃
子部材５６の回動、即ちパンチ２１の動きを止めるスト
ッパの役目をするものである。従って、重り４７をダン
パ４９に当ててある程度衝撃を吸収し終わった状態で梃
子部材５６をねじ５４に当てて停止させればよい。

【００２５】梃子部材６２の揺動作用端には、ねじ６４
が調整可能にナット６９等を用いて固着されている。パ
ンチピン２１の頭部を保持するパンチ保持部４４にねじ
６５を螺着し、該ねじ６５の上端に形成された球状部を
ねじ６４の下端に接触させてねじ６４に対してパンチ保
持部４４が揺動できるように連結されている。板部材６
６は、ねじ６５に取り付けられたナットを押さえてねじ
６５の上端に形成された球状部をねじ６４の下端に接触
させる役目をするもので、梃子部材６２にねじ６７を用
いて固定される。このように、梃子部材６２の作用端と
パンチ２１を保持する保持部材４４とが連結されて梃子
部材６２の微回動が保持部材４４に上下の直線運動の変
位として与えられればよい。なお、６８は、パンチピン
２１を戻したときの跳ね返りを防止するための跳ね返り
防止手段であり、例えばねじ６４を磁気吸着する磁石手
段で構成することが可能と成る。この跳ね返り防止手段
としてダンパに当てることを併用させてもよい。 ま
た、１３ａは、上型１３に埋め込まれたパンチガイドで
ある。

【００２６】以上説明したように、パンチ打抜き機構４
０は、エアシリンダ等の駆動源４５の出力部４６の先端
に重り４７をつけた状態で変位拡大機構の梃子部材（ア
ーム）５６の力点５３を叩く。これにより、駆動源４５
の直線運動出力の変位を梃子部材５６、５９、６２を利
用して拡大して拡大された直線運動の変位としてパンチ
ピン２１に与え、該パンチピン２１の打ち抜き速度を、
歪速度でもって１００００／ｓ以上になるように増大さ
せてグリーンシート材３３に対して、図１に示す損失弾
性率８１の極大値（最大値）から下がったガラス状領域
において打抜きが行われ、図３（ｂ）に示すストレート
な断面形状を有する穴が形成される。そして、変位拡大
機構４２を図７に示すように２段・縦形とすることによ
って、拡大率を全体で５倍程度以上にしてパンチピン２
１の打ち抜き速度を、歪速度でもって１００００／ｓ以
上にすることを可能にし、しかも、変位拡大機構４２
を、エアシリンダ等の駆動源４５の径の２倍でスペース
（すなわち、約φ２０ｍｍ程度）で設置可能にすること
ができる。また、駆動源４５として、通常市販されてい
るエアシリンダを用いれば、直径が１０ｍｍ程度のもの
で、供給圧力３ないし５気圧で作動させることができ
る。

【００２７】また、パンチ打抜き機構４０によるグリー
ンシート材に対するパンチピンの打抜きを、繰返し行う
必要があるため、確実に駆動源４５の動きと連動させて
動かせる必要がある。更に、打抜きの効率向上のために
は、パンチ駆動にも高繰り返し特性が要求される。従っ
て、パンチピン２１と駆動源４５の出力とを変位拡大機
構４２を介して連結するように構成した。更に、打抜き
の衝撃でパンチピンの２度打ちを防止するため、打抜き
後跳ね返ってきたパンチピンを跳ね返り防止手段６８で
吸引して確保するように構成した。以上説明した変位拡
大機構４２を有するパンチ打抜き機構４０によって、図
９に１０１で示す如く、約８ｍ／ｓの打抜き速度でパン
チピン２１を駆動することができ、十分に歪速度１００
００／ｓ以上２５０００／ｓ以下の打抜きができること
が確認できた。更に、パンチ打抜き機構４０として、パ
ンチ駆動に必要とされるエネルギを最小限に抑え、しか
も、小さくして省スペース化を実現することができた。

【００２８】次に、本発明に係る変位拡大機構を有する
パンチ打抜き機構４０を備えたグリーンシート穿孔装置
について説明する。図８はグリーンシート穿孔装置の概
略構成を示した図である。図１０は、グリーンシート材
３３とパンチピン２１および下型３２との関係を示した
斜視図である。１０はグリーンシート保持用治具で、グ
リーンシート材３３の周囲を保持用枠３４との間で保持
固定するものである。即ち、グリーンシート保持用治具
１７には、保持用枠３４にグリーンシート材３３の周囲
を貼付たものを位置決めピン３２に当接させることによ
って取り付けられる。１１はベース、１２は下型、１３
は上型である。１４は変位拡大機構４２等を取り付ける
取付用治具である。１５はエアー等の供給源である。１
６は駆動源４５等を取り付ける駆動源用ホルダである。
１７はＸＹステージで、グリーンシート材３３を保持固
定したグリーンシート保持用治具１０を取り付けて２次
元に移動させるものである。１８は制御装置で、穿孔プ
ログラムに従って、ＸＹステージ１７とパンチ打抜き機
構４０の駆動源４５とを制御するものである。４５はエ
アシリンダ等の駆動源を示す。なお、パンチ打抜き機構
４０は、取付用治具１４および駆動源用ホルダ１６に支
持される。従って、パンチ打抜き機構４０は、上型１３
に対して取付用治具１４および駆動源用ホルダ１６によ
り設置されることになる。

【００２９】このように、図７に示すパンチ打抜き機構
４０は、取付用治具１４と駆動源用ホルダ１６上に所定
の間隔で、２次元に配列（例えば４〜８行×４〜８列の
１６〜６４個）して設置される。即ち、パンチ打抜き機
構４０として、パンチ駆動に必要とされるエネルギを最
小限に抑え、しかも、小さくして省スペース化を実現し
たことにより、多くのパンチ打抜き機構を２次元に配列
して設置することが可能となり、パンチの多軸化を実現
することができた。そして、制御装置１８は、予め設定
しておいた穿孔プログラムに従って、ＸＹステージ１７
を２次元にステップ状に移動させて、該ＸＹステージ１
７にグリーンシート保持用治具１０を介して固定された
グリーンシート材３３を図１１（ｂ）に示すように移動
ピッチＰで２次元にステップ状に移動させる。同時に、
制御装置１８は、あらかじめ設定しておいた穿孔プログ
ラムに従って、各パンチ打抜き機構４０の駆動源４５を
選択的に駆動制御することによって、グリーンシート材
３３には任意のパターンで穴断面がストレートな高精度
な穴抜き加工を、位置ずれが生じることなく高精度に行
うことができる。

【００３０】図１１は、パンチ打抜き機構４０を４×４
配置させて順次穴抜き加工を行っていく状態を示す図で
ある。７１はグリーンシート材３３に対して非常に多く
の穴を穿孔する領域を示す。７２は、一つのパンチ打抜
き機構のパンチピン２１によって打抜く分割領域を示
す。このようにＸＹステージ１７を２次元にステップ状
に移動させて、グリーンシート材３３を図１１（ｂ）に
示すように移動ピッチＰで２次元にステップ状に移動さ
せながら、各パンチ打抜き機構４０の駆動源４５を選択
的駆動することによって、各パンチピン２１によって各
分割領域７２に最大ｎ×ｎの個所に穴が明けられ、全体
として最大１６×ｎ×ｎの穴が明けられることになる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、グリーンシート材など
の薄いシート状材に対して、歪を発生することなく、ダ
イ穴径に依存することなく（ダイ穴径とパンチピンとの
間のクリアランスを低減することなく）パンチピンの径
通りのストレート穴を打抜くことが可能となり、その結
果、位置ずれがなく、しかもパンチピンの径通りの高精
度なストレート穴を穿設することができる効果を奏す
る。また、本発明によれば、グリーンシート材料に対し
て断面がストレートで、位置ずれのない高精度な穴抜き
を行うことができ、その結果、穴埋め印刷、配線パター
ン印刷および積層工程において寸法精度の向上が図ら
れ、欠陥のない高品質のセラミック基板を製造すること
ができる効果を奏する。また、本発明によれば、グリー
ンシート材料に対して断面がストレートな高精度な穴抜
きを行うことができ、その結果高密度化に伴う小スルー
ホール径化および狭ピッチ化に対応させることが可能と
なる効果を奏する。

【００３２】また、本発明によれば、高精度、高能率な
グリーンシートの穴抜き加工を実現することができる効
果を奏する。また、本発明によれば、パンチ駆動に必要
とされるエネルギを最小限に抑え、各パンチ打抜き機構
を小さくして省スペース化し、パンチピンの複数軸化を
実現することができ、グリーンシート材などの薄いシー
ト状材に対して非常に多数の穴を穿孔するのに高効率化
を達成することができる効果を奏する。特に、変位拡大
機構を利用することにより、パンチピンの直線運動の高
速化と、パンチ駆動に必要なエネルギの抑制とを実現す
ることができ、その結果、打抜き穴の高精度化と多数の
穴の穿孔の高効率化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る典型的なグリーンシート材に対し
て穴抜きする場合における粘弾性特性の周波数依存性を
示した図である。

【図２】本発明に係る穴抜き加工方法によって加工され
た穴径と歪速度との関係を示した図である。

【図３】（ａ）は従来法によって穴抜きされる状態を示
す断面図、（ｂ）は本発明によって穴抜きされる状態を
示す断面図である。

【図４】本発明に係るグリーンシート材の穴抜きした場
合発生する穴位置ずれ量の歪速度依存性の一例を示した
図である。

【図５】本発明に係る典型的なグリーンシート材に対し
て穴抜きした場合において発生するせん断抵抗の歪速度
依存性の一例を示した図である。

【図６】本発明に係る穿孔装置（穴抜き加工装置）のパ
ンチピン、ダイ及びグリーンシートの位置関係を模式的
に示した図である。

【図７】本発明に係る１つのパンチ打抜き機構の一実施
例を示す部分断面正面図である。

【図８】本発明に係る穿孔装置の全体を示す概略斜視図
である。

【図９】図７に示すパンチ打抜き機構によって到達でき
た打抜き速度を示した図である。

【図１０】図８に示す穿孔装置によってグリーンシート
材に対して順次穿孔していく状態を模式的に示す斜視図
である。

【図１１】図８に示す穿孔装置によってグリーンシート
材に対して順次穿孔していく順序を模式的に示した分割
マトリックス図である。

【符号の説明】

１０…保持用治具、１１…ベース、１２…下型、１３…
上型、１３ａ…パンチガイド、１４…取付治具、１５…
エアー等の供給源、１６…駆動源用ホルダ、１７…ＸＹ
ステージ、１８…制御装置、２１…パンチピン、３１…
ダイブッシュ、３３…グリーンシート材、３４…保持用
枠、４０…パンチ打抜き機構、４１…駆動部、４２…変
位拡大機構、４３…パンチ部、４４…パンチ保持部、４
５…駆動源、４７…重り、４９…ダンパ、５６、５９、
６２…梃子部材、５１…リンク、６４…ねじ、６５…ね
じ、６６…板部材、６８…跳ね返り防止手段、８１…損
失弾性率、８２…貯蔵弾性率、８４…（穴径／パンチ
径）比、８５…穴位置ずれ量、８６…せん断抵抗、１０
１…打抜き速度。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄いシート状材に対してパンチピンを直線
   運動させて該薄いシート状材の損失弾性率が貯蔵弾性率
   より小さくなるガラス状領域において打抜いて穿孔する
   ことを特徴とする穿孔方法。
2. 【請求項２】薄いシート状材に対してパンチピンを直線
   運動させて該薄いシート状材の損失弾性率が極大値から
   下がるガラス状領域において打抜いて穿孔することを特
   徴とする穿孔方法。
3. 【請求項３】薄いシート状材に対してパンチピンを直線
   運動させて歪速度が１００００／ｓ以上２５０００／ｓ
   以下で打抜いて穿孔することを特徴とする穿孔方法。
4. 【請求項４】駆動源から出力される直線運動の変位を変
   位拡大機構を用いて拡大して速度を増大し、該増大され
   た速度の直線運動をパンチピンに伝達し、該伝達された
   パンチピンの直線運動により薄いシート状材を打抜いて
   穿孔することを特徴とする穿孔方法。
5. 【請求項５】ストレートな孔を穿孔することを特徴とす
   る請求項１または２または３または４記載の穿孔方法。
6. 【請求項６】薄いシート状材がグリーンシート材である
   ことを特徴とする請求項１または２または３または４記
   載の穿孔方法。
7. 【請求項７】直線運動を出力する駆動源と、 該駆動源から出力される直線運動の変位を拡大して増速
   させて直線運動を出力する変位拡大機構と、 該変位拡大機構で出力された増速された直線運動を受
   け、パンチガイドに案内されて移動して薄いシート状材
   を打抜いて穿孔するパンチピンとを備えたパンチ打抜き
   機構を２次元に配列して構成したことを特徴とする穿孔
   装置。
8. 【請求項８】上型と、 直線運動を出力する駆動源と該駆動源から出力される直
   線運動の変位を拡大して増速させて直線運動を出力する
   変位拡大機構と該変位拡大機構で出力された増速された
   直線運動を受け、前記上型に設けられたパンチガイドに
   案内されるパンチピンとを有し、前記上型に対して２次
   元に配列して設置された複数のパンチ打抜き機構と、 該各パンチ打抜き機構のパンチピンと嵌合させるダイブ
   ッシュを２次元に配列して備えた下型と、 薄いシート状材の周囲を保持する保持用治具を取付け、
   該保持用治具に保持された薄いシート状材を前記上型と
   下型の間において移動させるＸＹテーブルと、 前記薄いシート状材が２次元方向に所望のピッチで移動
   させるように前記ＸＹテーブルを制御し、更に前記各パ
   ンチ打抜き機構の駆動源を制御する制御装置とを備え、 前記各パンチ打抜き機構のパンチピンにより薄いシート
   状材に対して所望の穿孔パターンで穿孔させるように構
   成したことを特徴とする穿孔装置。
9. 【請求項９】各パンチ打抜き機構は、歪速度が１０００
   ０／ｓ以上２５０００／ｓ以下で薄いシート状材を打抜
   くように構成したことを特徴とする請求項７または８記
   載の穿孔装置。
10. 【請求項１０】各パンチ打抜き機構は、薄いシート状材
    の損失弾性率が極大値から下がるガラス状領域において
    薄いシート状材を打抜くように構成したことを特徴とす
    る請求項７または８記載の穿孔装置。
11. 【請求項１１】各パンチ打抜き機構における駆動源をエ
    アーシリンダによって構成したことを特徴とする請求項
    ７または８記載の穿孔装置。
12. 【請求項１２】各パンチ打抜き機構において、駆動源の
    出力からパンチピンを保持するパンチピン保持部との間
    を変位拡大機構を介して連結して構成することを特徴と
    する請求項７または８記載の穿孔装置。
13. 【請求項１３】各パンチ打抜き機構における変位拡大機
    構を回転対遇によって構成したことを特徴とする請求項
    ７または８記載の穿孔装置。