JPH11333791A - 打抜き屑のパンチピンからの分離方法及びそれに用いるダイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グリーンシートにビアホールを打抜きによっ
て穿孔する際に発生する打抜き屑の処理を効率的にす
る。 【解決手段】 グリーンシート３０１が載せられるダイ
１０１のパンチピン受入れ孔１０５における打抜き屑の
排出側開口部１１０に、パンチピン２２０の先端が広げ
るようにして通過可能の貫通部１２１を備えたシリコン
ゴム層１２０を取着しておく。パンチピン２２０がビア
ホール３０３を打抜く時、その先端２２１がシリコンゴ
ム層１２０の貫通部１２１を通過するようにしておく。
これにより、パンチピン２２０による打抜き時に、先端
２２１に付着している屑３０５はシリコンゴム層１２０
の貫通部１２１でその収縮作用を受けているから、ピン
２２０の後退工程にて分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック多層配
線基板などを形成するセラミックグリーンシート（セラ
ミック生基板）の加工において、そのセラミックグリー
ンシートにパンチピン（ピン状のポンチ）による打抜き
（パンチング）によってビアホールを穿孔する際に発生
する打抜き屑をパンチピンから分離する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックＩＣパッケージ等をなすセラ
ミック多層配線基板は、例えば、アルミナなどのセラミ
ックグリーンシート（以下、グリーンシート又は単にシ
ートともいう）を積層、圧着して未焼成配線基板（いわ
ゆる大判）とし、これを焼成した後基板単位に分割する
ことで形成される。このような未焼成配線基板は、多数
の未焼成ビアや未焼成配線層の形成されたグリーンシー
トを積層、圧着することで製造される。そしてこのグリ
ーンシートには、通常平面視（横断面）円形のビアホー
ルといわれる貫通孔（スルーホール）を多数あけ、この
ビアホールにＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）
等の高融点金属粉末を主成分とするメタライズペースト
若しくはメタライズインク（以下、導体ペーストともい
う）を充填し、さらにシート面に内部配線層用の導体ペ
ーストをスクリーン印刷（以下、単に印刷ともいう）
し、積層、圧着工程に送られる。

【０００３】ところで、このようなグリーンシートの加
工工程のうち、ビアホールの穿孔（孔あけ）には、その
シート（通常１枚）をダイ（下型）に載せてパンチピン
（上型）による打抜きにより行われるのが普通である。
図８は、このような従来のビアホール打抜き穿孔装置
（以下、穿孔装置、又は単に装置ともいう）１１を説明
する概略構成（模式）断面図である。

【０００４】この装置１１は、シート３０１が載せられ
るダイ１０１と、その上において上下動するパンチピン
装置２０１などから構成されている。ダイ１０１には、
パンチピン２２０を打ち抜かせると同時に打抜き屑（パ
ンチカス）を排出させるパンチピン受入れ孔（パンチピ
ン嵌合孔）１０５がシート３０１のビアホールの配置に
対応するように貫通状に設けられている。そして、パン
チピン装置２０１は、グリーンシート３０１を押え付け
るストリッパー２１０や多数のパンチピン２２０などか
ら構成されている。すなわち、パンチピン２２０はピン
取付けプレート２３０に上端部を介してシート３０１の
ビアホールの配置に対応するように固着され、ピン取付
けプレート２３０はコイルスプリング２４０を介してス
トリッパー２１０と接合され、パンチピン２２０がコイ
ルスプリング２４０を介してストリッパー２１０のパン
チピンガイド孔２１２内をスライド（上下動）するよう
に構成されている。そして、このようなパンチピン装置
２０１は、図示しないガイド装置及びプレス駆動装置を
介して一体となって上下動するように構成されている。

【０００５】このような穿孔装置１１によってビアホー
ルを穿孔するには、ダイ１０１の上面にシート３０１を
位置決めして載せ、パンチピン装置２０１を落下させる
ようにピン取付けプレート２３０を下動（以下、前進と
もいう）する。すると図９に示したように、ストリッパ
ー２１０の下面２１１でシート３０１が押えられると同
時に、コイルスプリング２４０が圧縮され、パンチピン
２２０により多数のビアホール３０３が一度に打抜かれ
る。この際、各パンチピン２２０の先端（横断面）の形
状に打抜かれた打抜き屑３０５はパンチピン２２０と共
にパンチピン受入れ孔１０５に押し込まれ、その下側の
排出（落下）用開口部から排出される。そして打抜き後
は、ピン取り付けプレート２３０を上動（以下、後退と
もいう）することで、ストリッパー２１０でシート３０
１を押さえた状態の下でピン２２０はシート３０１から
抜かれ、パンチピン装置２０１が元位置（図８参照）に
戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の装置を
用いてビアホールを穿孔する際には、打抜かれたシート
３０１の部位は打抜き屑３０５（以下、単に屑ともい
う）となって排出側開口部から自重でピン２２０の先端
から分離、落下するようになっている。ところが、打抜
き屑３０５がパンチピン２２０の先端に付着して分離せ
ず、ピン取付け用プレート２３０を上動（リフト）させ
てシート３０１からピン２２０を抜くとその後退（戻
り）工程で打抜き屑３０５がパンチピン２２０と一緒に
持ち上がってしまうことがあった。

【０００７】このような打抜き屑３０５の持ち上がりが
あると、その屑３０５がパンチピン受入れ孔１０５の内
面に付着したり、穿孔したビアホール３０３に引掛かる
ように嵌合し或いは付着して穴詰まりを起こしてしまう
といった問題があった。また、このような付着や穴詰ま
りを起こさなくとも、打抜き屑３０５がシート３０１の
ビアホール３０３中をパンチピン２２０と一緒に通過し
て持ち上がってしまうといった問題もあった。つまり、
このような場合には、その屑３０５はパンチピン２２０
の先端にくっついたままか、或いはストリッパー２１０
のパンチピンガイド孔２１２に残存することになる。し
たがって次に加工するシートの穿孔時には、その打抜き
屑３０５を介してピン２２０の先端がシートに衝突する
ことから、シートには所望とするビアホールが穿孔され
なかったり、パンチピンが例えば直径１００μｍ程度と
細くしかも長いために曲がってしまったりするなどの重
大な問題が発生することがあった。

【０００８】こうした問題の根本原因は、グリーンシー
ト３０１はセラミック粉体を樹脂で固めたもので粘性が
あり、このような粘性のあるシートが打抜き時にパンチ
ピン２２０の先端に強く押付けられると、基本的に打抜
き屑３０５がその先端にくっつきやすいためである。こ
のように、従来、グリーンシートにビアホールを穿孔す
る際においては打抜き屑がパンチピンの先端にくっつい
てしまい、その円滑な分離、排出が行われず、結果とし
てグリーンシートの生産歩留まりの低下や配線基板の信
頼性を低下させていたといった問題があった。

【０００９】こうした問題に対して、パンチピンの先端
に付着した打抜き屑を打抜き直後に真空吸引することで
その処理をする手法、さらには付着している打抜き屑を
空気で吹き飛ばす手法が知られている。しかし、真空引
きする手法では、大きめの打抜き屑は吸引されやすい
が、小さめの屑が吸引され難く、前記の問題の根本的解
決策とはならない。また、吹飛ばす手法ではパンチピン
の数が少数の場合には、その付着部位を狙って空気を吹
付けることでその分離、排出をすることができるが、ビ
アホールを数百或いは数千以上も打抜く必要のあるグリ
ーンシートではパンチピンの数が多く、その完全処理は
困難である。さらには、こられのいずれの手法も成果の
割りには装置が複雑化し、コストの増大を招いてしま
う。

【００１０】本発明はこうした問題点に鑑みて成された
もので、グリーンシートにビアホールを打抜きによって
穿孔する際に発生する打抜き屑の処理を効率的に行い、
ひいては生産性の向上を図ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の打抜き屑のパンチピンからの分離方法は、
パンチピンによる打抜きによってグリーンシートにビア
ホールを穿孔する方法において、グリーンシートが載せ
られるダイのパンチピン受入れ孔における打抜き屑の排
出側開口部に、前記パンチピンの先端が広げるようにし
て通過可能の貫通部を備えたゴム状弾性体を取着してお
く一方、前記パンチピンがビアホールを打抜く時に該パ
ンチピンの先端が、前記ダイのパンチピン受入れ孔を通
過して前記ゴム状弾性体の貫通部中に入り込むか該貫通
部を通過するようにしておき、前記パンチピンによる打
抜き時において該パンチピンの先端に付着している打抜
き屑を、該パンチピンの後退時に前記ゴム状弾性体の貫
通部において該ゴム状弾性体の収縮作用によって該パン
チピンの先端から分離するようにしたことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の方法によれば、例えば、パンチピ
ンの先端がパンチピン受入れ孔を通過しさらにゴム状弾
性体の貫通部を通過するようにしてあるとき、つまり同
先端の最降下時にゴム状弾性体の貫通部を通過するよう
にしてあるときは、打抜き時にその先端がゴム状弾性体
の貫通部から突出する（飛び出る）。この際、その先端
に打抜き屑が付着しているときは、その屑も前記ゴム状
弾性体の貫通部を通過して突出する。このとき、パンチ
ピンは前記ゴム状弾性体の貫通部を広げるようにして通
過しているから、その弾性による収縮（窄み）作用にて
絞られている。したがって、この状態の下でパンチピン
を後退（引抜）させる際には、ピンの先端がゴム状弾性
体の貫通部中に入り込もうとするが、先端にくっついて
いる打抜き屑は前記ゴム状弾性体の貫通部の端に至るこ
とにより、ゴム状弾性体の絞り込み作用による抵抗を受
け、相対的に擦り落とされるようにして同先端から分離
し、落下する。

【００１３】そして、この後退においてたとえ打抜き屑
がピンと共に貫通部中に入り込んだとしてもその収縮作
用にて絞られることになるため、パンチピンの後退にそ
のまま追従することなく、その中において分離し、次の
シートの打抜き時の打抜き屑と同時に押し出される。

【００１４】本発明では、パンチピンの先端が、前記ダ
イのパンチピン受入れ孔を通過して前記ゴム状弾性体の
貫通部中に入り込むか該貫通部を通過するようにしてあ
ればよい。これは、ピンの先端が最降下時にゴム状弾性
体の貫通部を通過することなく、その途中までしか降り
ない場合であってもよいことを意味する。というのは、
このような場合にも、パンチピンの降下時にその先端に
くっついている打抜き屑は、前記ゴム状弾性体の貫通部
中にてパンチピンと共にその収縮（絞り込み）作用を受
ける。したがって、この状態の下で前記したようにパン
チピンが後退するときには、この作用により打抜き屑は
パンチピンの後退にそのまま追従することなく、その中
で分離するためである。なお、分離した屑は次のシート
の打抜き時に同時に押出されて排出される。

【００１５】そして、本発明に係るパンチピンによる打
抜きによってグリーンシートにビアホールを穿孔するの
に使用され、そのグリーンシートが載せられるダイは、
そのダイのパンチピン受入れ孔における打抜き屑の排出
側開口部に、前記パンチピンの先端が広げるようにして
通過可能の貫通部を備えたゴム状弾性体を取着してなる
ものである。すなわち、ビアホール打抜き穿孔装置にお
いて、前記ダイを用い、パンチピンがグリーンシートの
ビアホールを打抜く時に該パンチピンの先端が、前記ダ
イのパンチピン受入れ孔を通過して前記ゴム状弾性体の
貫通部中に入り込むか該貫通部を通過するようにしてお
くことで、前記パンチピンによる打抜き時において該パ
ンチピンの先端に付着している打抜き屑は前記のように
して分離する。

【００１６】なお貫通部は、パンチピンの先端が広げる
ようにして通過できればよく、自由状態で開口している
平面視（横断面）、円形などの貫通孔、或いは直線状若
しくは十字形状などの放射状の切れ目に加えて、自由状
態では閉塞するようになっている貫通孔や切れ目でもよ
い。パンチピンの先端に付着している打抜き屑がそのゴ
ム状弾性体の収縮作用によってパンチピンの後退（上
動）工程つまり戻り工程においてその先端から分離でき
るよう、適度の収縮作用があればよい。本発明における
ゴム状弾性体には適度の硬度、弾性をもつゴムから選択
して用いれば良く、これにはこのようなゴムと類似の硬
度、弾性を持つ樹脂体を含むものとする。

【００１７】

【発明の実施の形態】さて次に本発明に係る実施形態例
について図１〜６を参照して詳細に説明する。図１〜３
は本発明を具体化したビアホール打抜き穿孔装置１の概
略構成断面図であり、図４〜６は打抜き工程を説明する
その要部拡大図である。この装置１は、固定された下の
ダイ１０１と、その上において上下動するパンチピン装
置２０１とからなり、パンチピン装置２０１は、グリー
ンシート３０１を押え付けるストリッパー２１０や多数
のパンチピン（ピン状のポンチ）２２０などから構成さ
れている。

【００１８】ダイ１０１は、上面１０２が平坦に形成さ
れており、グリーンシート３０１を位置決めして載せる
面とされ、下面側には平坦な凹部１０４が設けられてい
る。そして上面１０２のビアホール対応部位には、パン
チピン２２０を打ち抜かせると同時に打抜き屑を排出さ
せるパンチピン受入れ孔１０５がグリーンシート３０１
の設計に応じて多数、上下に貫通して設けられている。
パンチピン受入れ孔１０５は、各パンチピン２２０の直
径に対応してガタツキなくスライドできる大きさ（直
径）とされている。ただし、このパンチピン受入れ孔１
０５の下端部が本例ではさらもみ状テーパ部１０６をな
すように形成され、そのテーパ部１０６の小径基端部が
打抜き屑の排出側開口部１１０とされている。

【００１９】本例ではこのさらもみ状テーパ部１０６を
含め、ダイ１０１の下面の凹部１０４にゴム状弾性体と
してシリコンゴム層１２０が取着されている。ただし、
本例では、シリコンゴム層１２０の平面視（底面視）、
排出側開口部１１０に対応する位置に、自由状態におい
てパンチピン２２０の先端（横断面）２２１より小さめ
の貫通部（貫通孔又は切れ目）１２１が設けられてい
る。本例では、室温加流型の液状シリコンゴムを所定厚
さに塗布して乾燥させることでゴム層１２０を取着（接
着）しており、その取着後で、パンチピン２２０を空打
ちすることでピン２２０の先端（面）２２１より若干小
さめの貫通部１２１を設けたものである。なお、この空
打ちでピン２２０の先端２２１より若干小さめの貫通部
１２１が形成できるのは、このように空打ちすると、ピ
ン２２０の先端２２１がシリコンゴムに衝突する際にそ
れが下方に押し下げられるように延びて打抜かれるた
め、打抜き後の自由状態では収縮して小さくなるためで
ある。こうして、貫通部１２１は、パンチピン２２０の
先端２２１が広げるようにして通過するように形成され
ている。

【００２０】一方、パンチピン装置２０１を構成するパ
ンチピン２２０はピン取付けプレート２３０にその上端
部を介してシート３０１のビアホールの配置に対応する
ように固着され、ピン取付けプレート２３０はコイルス
プリング２４０を介してストリッパー２１０と接合さ
れ、パンチピン２２０がコイルスプリング２４０を介し
てストリッパー２１０のパンチピンガイド孔２１２内を
スライド（上下動）するように構成されている。そし
て、このようなパンチピン装置２０１は、図示しないガ
イド装置及びプレス駆動装置を介して一体となって上下
動するように構成されている。

【００２１】なお本例ではパンチピン装置２０１が上端
に位置するときに、ストリッパー２１０の下面２１１と
ダイ１０１の上面１０２との間にグリーンシート３０１
のセット用の空間が確保されている。また、パンチピン
装置２０１を下動（前進）する前（パンチング前）にお
いてはパンチピン２２０の先端（下端）２２１が、スト
リッパー２１０の下面２１１より上方に位置するように
設定されている。そしてパンチピン装置２０１が下動さ
れると、ストリッパー２１０の下面２１１にてダイ１０
１の上面１０２にセットされるグリーンシート３０１の
上面を押え、同時にパンチピン２２０の下動（前進）に
てビアホール３０３が打抜かれるが、パンチピン２２０
が最下端にあるときその先端２２１はシリコンゴム層１
２０の下面１２２から所定寸法突出するように設定され
ている。

【００２２】このような穿孔装置によってビアホールを
穿孔するには、ダイ１０１の上面１０２にシート３０１
をセット（位置決め載置）し、パンチピン装置２０１を
落下させるように下動する。すると図２，４に示したよ
うに、ストリッパー２１０の下面２１１でシート３０１
が押えられると同時に、コイルスプリング２４０が圧縮
され、図３，５に示したように、パンチピン２２０によ
り多数のビアホール３０３が打抜かれる。この際、各パ
ンチピン２２０の先端（横断面）２２１の形状に打抜か
れた打抜き屑３０５はパンチピン２２０と共にパンチピ
ン受入れ孔１０５に入り込み、その下側の排出（落下）
用開口部１１０から押出され、シリコンゴム層１２０に
おける貫通部１２１をパンチピン２２０の先端とともに
広げるようにして通過する。

【００２３】このとき図５に示したように、シリコンゴ
ム層１２０の貫通部１２１から突出しているパンチピン
２２０の先端２２１に打抜き屑３０５が付着していると
き、パンチピン２２０はシリコンゴムの貫通部１２１に
てその弾性による収縮作用にて絞られている。次にこの
状態の下で、ピン取り付けプレート２３０を上動（後
退）すると、今度はストリッパー２１０でシート３０１
を押さえた状態でピン２２０はシート３０１から抜かれ
ると共に、パンチピン装置２０１が元位置にリフトされ
る。

【００２４】このピン取り付けプレート２３０の上動、
すなわちパンチピン２２０が後退（上昇）するとき、ピ
ン２２０の先端２２１はシリコンゴム層１２０の貫通部
１２１中に入り込んで元位置に戻ろうとするが、先端２
２１にくっついている打抜き屑３０５はシリコンゴム層
１２０の貫通部１２１の下端に至ることにより、その絞
り込み作用による抵抗で引掛かり、或いは相対的に擦り
落とされるようになり、図６に示したように、ピン２２
０の先端２２１から分離、落下する。すなわち本例によ
れば、パンチピン２２０にくっついて離れない打抜き屑
３０５があっても、パンチピン２２０の後退工程で自動
的に分離落下させることができる。したがって従来にお
けるようなビアホール３０３の孔詰まりなどの問題を起
こすことを防止できる。

【００２５】仮に、打抜き屑３０５がこのように分離、
落下することなくピン２２０とともに若干持ち上がって
シリコンゴム層１２０の貫通部１２１中に入り込んだと
しても、その屑３０５はシリコンゴム層１２０の貫通部
１２１の収縮作用にて絞られ、それによる抵抗を受け
る。したがってその場合には図７に示したように、パン
チピン２２０の後退にそのまま追従することなく、打抜
き屑３０５は貫通部１２１中にて分離、残存し、パンチ
ピン２２０のみが後退するから、この場合にも孔詰まり
などの問題を発生させない。

【００２６】そしてこのように残存する屑３０５は、次
のシート３０１の穿孔時にパンチピン２２０の先端２２
１にて押し出される屑と一緒に押し出され、その際のピ
ン２２０の後退過程で前記したのと同様にしてシリコン
ゴム層１２０による収縮作用により分離され、落下す
る。このように本例によれば、いずれにしてもパンチピ
ン２２０の後退工程で打抜き屑３０５がビアホール３０
３に引掛かるなどの問題を生じさせない。

【００２７】前記したことから理解されるように、本発
明ではパンチピン２２０の先端２２１が最降下時（打抜
き時）に、シリコンゴム層などのゴム状弾性体の貫通部
を通過することなく、その途中までしか降りないように
してあってもよい。このような場合でも、パンチピンの
先端から分離しない打抜き屑は、パンチピンの後退工程
でそのまま持ち上がらないためである。もっとも、パン
チピンがビアホールを打抜く時、同ピンの先端がゴム状
弾性体の貫通部を通過するようにしておくのが好まし
い。またゴム状弾性体の厚さもなるべく大きくしておく
のが好ましい。ゴム状弾性体の厚さを大きくしておけ
ば、ピンの後退工程で打抜き屑が貫通部中に入り込んで
も、その中において打抜き屑が抵抗を長く受け、その
分、分離されやすいためである。

【００２８】なお、本例では、ゴム状弾性体としてシリ
コンゴムを接着して取着したものを例示したが、本発明
においてはこれに限定されるものでない。すなわち、ピ
ンの先端に付着している打抜き屑をその弾性収縮作用な
いし摩擦作用で分離できるものでありさえすればよく、
その他のゴムを用いることができる。また前記もしたよ
うにゴムのみならず、適度の硬度や弾性を有する樹脂体
であってもよい。

【００２９】また前記形態ではゴム状弾性体を室温加流
型の液状シリコンゴムとしたため、これを所定厚さに塗
布して乾燥させることで接着させて取着したが、固体を
なすゴム状弾性体を接着し、或いはダイに適宜の嵌合部
を形成して嵌合するようにして取着してもよい。なお、
貫通部は、取着前後いずれにおいて設けてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、グリーンシートにビアホールを打抜き穿孔す
る際に発生する打抜き屑の処理を、格別の装置を要する
こともなく、極めて効率的に行うことができる。これに
より、コストの上昇を招くこともなくグリーンシートの
加工効率ないし生産性の向上が図られ、さらにはパンチ
ピンの寿命の延長が図られる上に、配線基板の信頼性も
高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化したビアホール打抜き穿孔装置
の概略構成断面図及びその要部拡大図。

【図２】図１においてビアホールの打抜き工程を説明す
る概略構成断面図。

【図３】図１においてビアホールを打抜いた状態の概略
構成断面図。

【図４】図２の要部拡大図。

【図５】図３の要部拡大図。

【図６】パンチピンを引き抜くときの要部拡大図。

【図７】パンチピンを引き抜くときの要部拡大図。

【図８】従来のビアホール打抜き穿孔装置の概略構成断
面図。

【図９】図７においてビアホールを打抜いた状態の概略
構成断面図。

【符号の説明】

１０１ ダイ １０５ パンチピン受入れ孔 １１０ 排出側開口部 １２０ ゴム状弾性体（シリコンゴム層） １２１ 貫通部 ２２０ パンチピン ２２１ パンチピンの先端 ３０１ グリーンシート ３０３ ビアホール ３０５ 打抜き屑

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パンチピンによる打抜きによってグリー
   ンシートにビアホールを穿孔する方法において、グリー
   ンシートが載せられるダイのパンチピン受入れ孔におけ
   る打抜き屑の排出側開口部に、前記パンチピンの先端が
   広げるようにして通過可能の貫通部を備えたゴム状弾性
   体を取着しておく一方、前記パンチピンがビアホールを
   打抜く時に該パンチピンの先端が、前記ダイのパンチピ
   ン受入れ孔を通過して前記ゴム状弾性体の貫通部中に入
   り込むか該貫通部を通過するようにしておき、前記パン
   チピンによる打抜き時において該パンチピンの先端に付
   着している打抜き屑を、該パンチピンの後退時に前記ゴ
   ム状弾性体の貫通部において該ゴム状弾性体の収縮作用
   によって該パンチピンの先端から分離するようにしたこ
   とを特徴とする、打抜き屑のパンチピンからの分離方
   法。
2. 【請求項２】 パンチピンによる打抜きによってグリー
   ンシートにビアホールを穿孔するのに使用され、そのグ
   リーンシートが載せられるダイであって、そのダイのパ
   ンチピン受入れ孔における打抜き屑の排出側開口部に、
   前記パンチピンの先端が広げるようにして通過可能の貫
   通部を備えたゴム状弾性体を取着してなることを特徴と
   するダイ。
3. 【請求項３】 前記ゴム状弾性体がシリコンゴムである
   請求項２記載のダイ。