JPS6198509A - セラミツクグリ−ンシ−トの打抜き加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はセラミックグリーンシートの打抜き加工方法に
係り、特に、高精度で且つ高密度のスルーホールの打抜
きを志向したセラミックグリーンシートの打抜き加工方
法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来から行なわれているセラミックグリーンシートの打
抜き加工方法と、その問題点を図面を用いて説明する。

第６図は、従来の、セラミックグリーンシートの打抜き
加工方法によって打抜かれたスルーホールの、スルーホ
ールピッチとたるみ量との関係の一例を示すスルーホー
ルピッチ−たるみ量線図である。

従来のセラミックグリーンシートの打抜き加工方法は、
たとえば特開昭５５−９１６１７号公報に示されている
ように、冷却マニホルドで冷却されるソレノイドによっ
て選択的に伸びたり引込んだりするパンチ素子によって
、基板支持体上に載置された常温のセラミックグリーン
シートにスルーホールを打抜くものである。

このような方法によって、セラミックグリーンシートの
１２０ｍＸ１２０ｍの領域全域にわたシ、０、４〜１．
２　ｔｔｔｍのスルーホールピッチで０．１５ｍφの穴
明けを行なった場合、第６図に示すように、スルーホー
ルピッチ１．０　ｍ以下ではセラミックグリーンシート
にたるみが発生する。このように、小さいスルーホール
ピッチで多数の穴明けを行なうと、セラミックグリーン
シートにたるみが発生し、穴位置精度が低下するという
問題点が生じている。このような、たるみの発生の原因
は、セラミックグリーンシートが引張シによって変形し
やすい性質によるものと考えられる。

しかし、セラミックグリーンシートに微細な穴を高密度
で打抜くことは新しい課題であシ、その解決策として公
知のものはないというのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、高精
度で且つ高密度のスルーホールを打抜くことができる、
セラミックグリーンシートの打抜き加工方法の提供を、
その目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係るセラミックグリーンシートの打抜き加工方
法の一成は、ポンチを下降させて、このポンチの刃先に
より、ダイ上に載置されたセラミックグリーンシートに
スルーホールを打抜くようにしたセラミックグリーンシ
ートの打抜き加工方法において、セラミックグリーンシ
ートの、せん断強さに対する引張強さの比が０．６４以
上で、且つ該セラミックグリーンシートに含まれる可塑
剤の凝固点以上の温度範囲で、該セラミックグリーンシ
ートにスルーホールを打抜くようにしたものである。

〔発明の実施例〕

実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項を
、図面を用いて説明する。

第２図は、セラミックグリーンシートの常温における力
学的特性図、第３図は、第２図に係るセラミックグリー
ンシートにスルーホールを打抜いたときの、該スルーホ
ール周囲の変形領域図、第４図は、第２図に係るセラミ
ックグリーンシートにスルーホールを打抜いたときの、
半径方向最大応力／限界内圧−スルーホールピッチ線図
である。

セラミックグリーンシートの常温における力学的特性は
、第２図に示すようになっており、引張り変形に対する
変形抵抗が非常に小さく、圧縮変形に対する変形抵抗が
非常に大きく、せん断変形に対する変形抵抗はその中間
である。

一方、セラミックグリーンシートを完全塑性体として解
析するならば、スルーホールの打抜きにおいては、第３
図に示すように、打抜いた穴５の周囲に変形領域６が生
ずる。すなわち、すでに穴１．２．３．４があけられて
いるセラミックグリーンシートに穴５を打抜く時、この
穴５の周囲には内圧に相当する圧力Ｐが作用し、この圧
力Ｐによって紋穴５の周囲が変形させられ、変形領域６
を生ずる。この変形領域６が、すでに打抜かれている穴
２，４に達すると該セラミックグリーンシートの変形が
増大し、たるみを生じ、ピッチ精度が損なわれる。

ところで、セラミックグリーンシートは、ポンチの押込
み初期から、せん断変形しており、穴の半径方向に発生
する最大応力σＦ８１．は次式で表される関数である。

σ２１．！＝ｆ（ｋｇ）　　　　　　　・・・・・・・
・・（１）ここで、ｋｓ：せん断降伏応カ 一方、変形領域６が、すでに打抜かれた穴の穴縁に達す
る圧力、すなわち限界内圧Ｐ６．は次式で表わされる。

Ｐｅｒ＝ｆ（ｋｔ＋ａ＋ｄ）　　　　　−・−−−−−
・（２）ここで、ｋＴ　：引張り降伏応力 ａ　ニスルーホールピッチ ｄ　ニスルーホール直径 したがって、σｒｍｔヨがＰ　ａｔよりも大きくなった
とき、セラミックグリーンシートにたるみを生じ、ピッ
チ精罠が悪くなる。

いま、ｄ＝０．１５ｍｍのスルーホールを打抜いたとき
の、半径方向最大応力σ１．．Ｘと限Ｊ内圧Ｐ　ａｔと
の比を、スルーホールピッチとの関係で求めると、第４
図のようになり、１１１ＩＩ以下のスルーホールピッチ
ではσ４．！がＰｏより大きくなっていることが判る。

この原因は、第２図に示したように、セラミックグリー
ンシートが、せん断に対して強く引張りに対して弱いこ
とに起因している。

上述した解析結果を考慮すれば、セラミックグリーンシ
ートにＩＷ以下のスルーホールピッチでスルーホールを
精度よく打抜くためには、該セラミックグリーンシート
のせん断強さに対する引張シ強さの比を大きくすれば良
いことがわかる。セラミックグリーンシートの引張り特
性は、セラミック粒子を囲んでいる有機バインダに大き
く左右され、低温状態では前記有機バインダが硬化する
ために引張りに対して強くなると考えられる。これに対
して、せん断変形は、セラミック粒子間の位置ずれによ
って進行するため各粒子間の摩擦力に影響し、引張り変
形はど温度の影響を受けないことが考えられた。

以上ノことから、スルーホールの打抜き時に、セラミッ
クグリーンシートを冷却して引張り強さとせん断強さの
比（強度比）を大きくすることにより、打抜き時の引張
り変形を小さくしてたるみを防止し、該グリーンシート
に高精度で且つ高密度のスルーホールを打抜くことがで
きるようにしたものである。

本発明は、上述した基本的事項に基づいてなされたもの
で１、以下、実施例によって、図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るセラミックグリ−／
シートの打抜き加工方法を実施する強度比、グリーンシ
ート温度の範囲を求めるための、グリーンシート温度−
強度比、たるみ量線図、第５図は、第１図に係ふ実施例
に供せられるセラ、ミンクグリーンシートの、グリーン
シート温度−引張り強さ、せん断強さ線図である。

この実施例に供せられるセラミックグリーンシートを説
明する。このセラミックグリーンシートは、セラミック
粉末としてアルミナを使用し、このアルミナ９０部に対
して焼結助剤１０部ｔｌｌ＆加し、これに有機バインダ
としてＰＶＢ　（ポリビニルブチラール）を６部、可塑
剤としてＢＰＢＧ（ブチルフタルブチルグリコレート）
を２．７部、および溶剤を加えて混合してスラリーとし
たものを、ドクターブレード法によって厚さ０．２５ｍ
ｍに成形したものである。

まず、このセラミックグリーンシートを使用して、引張
り強さ、せん断強さを求めるために、引張り試験、せん
断試験を行なった。引張り試験は、幅１０ｍ、チャック
間距離８０ｍの条件で行ない、せん断試験は、２４ＩＩ
Ｉφのポンチでクリアランス３０μｍ（両側）の条件で
行なった。ひずみ速度は、両試験とも０．００１１１１
Ｃ”とした。

上記した試験方法により、グリーンシート温度−２０Ｃ
〜４０Ｇの温度で行なった引張り強さ。

せん断強さは、第５図に示すようになシ、引張シ強さ、
ぜん断強さとも、温度の低下にともなって大きくなって
いる。しかし、引張り強さの方が、せん断強さよシも温
度変化の影響を大きく受けていることがわかる。これを
強度比＝引張り強さ／せん断強さで表わすと、第１図に
示す強度比曲線のようになシ、温度の低下とともに強度
比が大きくなる。

次に、前記セラミックグリーンシートに、グリーンシー
ト温度−２０Ｃ〜４０Ｃの温度で、スル−ホールを打抜
いた結果を、第１図を用いて説明する。

穴直径０−１８＋ｗφのダイ８上に前記セラミックグリ
ーンシート７を載置し、ポンチ９を下降させて、直径０
．１５　ｗａφのスルーホール１０をスルーホールピッ
チ０．５ｓａｍで打抜き、そのときのたるみ量を測定し
た。たわみ量曲線は、第１図に示すようになシ、グリー
ンシート温度が約ＯＣ以下では、たるみが発生しない。

これは強度比０．６４に相当する。すなわち、強度比が
０．６４以上（第１図中の■の範囲）であれば、たるみ
を生ずることなく高精度のスルーホール１０を打抜くこ
とができる。

ただし、前記セラミックグリーンシート７の可塑剤ＢＰ
ＢＧの凝固点は一３５Ｃ’であシ、この温度以下になる
とセラミックグリーンシート７に割れが生じて打抜くこ
とができないので、このセラミックグリーンシート７０
打抜き加工温度は、−３５Ｃ〜ｏｒが適切である。

打抜き加工後、セラミックグリーンシート７を常温に戻
せに弾性、接着性など種々の特性を回復し、その後の回
路基板製造工程に何ら影響を及ぼすことなく、従来と同
様の方法によ多回路基板を製造することができる。

具体例を説明する。

セラミックグリーンシートを一１０Ｃに冷却し、その１
２０ｔｉ＋Ｘ１２０ｍの領域に、直径０．１５ｍのスル
ーホールをスルーホールピッチＯ，％　５　ｍで打抜い
たところ、たるみを生ずることなく、また位置ずれのな
い、高精度のスルーホールを打抜きゝ　　　　　　加工
することができた。

以上説明した実施例によれば、従来、スルーホールピッ
チが１ｍ以下になるとたるみを生じて打抜き加工ができ
なかったが、本実施例によれば、スルーホールピッチを
０．５ｍにしても、高精度のスルーホールを打抜き加工
をすることができるという効果がある。また、スルーホ
ールピッチを１籠から０．５ｍｍ、すなわち１／２に縮
小することができるため、回路基板の面積を１／４に小
さくすることができる。そして、配線距離も１／２にな
ることにより、演算速度が２倍に速くなるという利点が
ある。

なお、本実施例は、０．１５ｗφのスルーホールをスル
ーホールピッチ０．５■で打抜く場合について説明した
が、スルーホールの直径が０．１５＋ｗφよりも小さけ
れば、たるみ量はさらに小さくなり、またスルーホール
ピッチが０．５ｍよりも大きければ、この場合も、たる
み量がさらに小さくなる。

スルーホールピッチが０．５日以下（実用されるのう は０．４　ｗｍ程度まで）におけるた軸み量は、０．５
ｍのものとほぼ同程度である。このことから、本実施例
に、供した、アルミナを使用するセラミックグリーンシ
ート７は、強度比が０．６４以上（温度ＯＣ以下）で可
塑剤ＢＰＢｄの凝固点（温度−３５Ｃ）以上の温度範囲
、すなわち−３５Ｃ〜ＯＣで打抜き加工を行なえば、た
るみを生ずることなくスルーホールを打抜くことができ
る。

さらに、本実施例は、アルミナを使用したセラミックグ
リーンシートにスルーホールを打抜く場合について説明
したが、この種のセラミックグリーンシートに限らず、
ムライトなどを使用したセラミックグリーンシートにつ
いても同様に、強度比が０．６４以上で且つ該セラミッ
クグリーンシートに含まれる可塑剤の凝固点以上の温度
範囲で打抜くようにすれば、たるみを生ずることなくス
ルーホールを打抜くことができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、高精度で且
つ高密度のスルーホールを打抜くことができる、セラミ
ックグリーンシートの打抜き加工方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るセラミックグリーン
シートの打抜き加工方法を実施する強度比、グリーンシ
ート温度の範囲を求めるための、う グリーンシート温度−強度比、たへみ量線図、第２図は
、セラミックグリーンシートの常温における力学的特性
図、第３図は、第２図に係るセラミックグリーンシート
にスルーホールを打抜いたときの、該スルーホール周囲
の変形領域図、第４図は、第２因に係るセラミックグリ
ーンシートにスルーホールを打抜いたときの、半径方向
最大応力／限界内圧−スルーホールピッチ線図、第５図
は第１図に係る実施例に供せられるセラミックグリーン
シートのグリーンシート温度−引張シ強さ。 せん断強さ線図、第６図は、従来の、セラミックグリー
ンシートの打抜き加工方法によって打抜かれたスルーホ
ールの、スルーホールピッチとたるみ量との関係の一例
を示すスルーホールピッチ−たるみ量線図である。 ７・・・セラミックグリーンシート、８・・・ダイ、９
・・・惨　１　ｍ グリーンレート１記度（’Ｃ） 寮２の ｐｊ’み　（、％） 盛３　凶 ｔ。 察４幻 スルーホールビ”ｔ’）−Ｃ＃Ｌ飄〕 第りの ゲリーンシート盈度（ｅｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンチを下降させて、このポンチの刃先により、ダ
   イ上に載置されたセラミックグリーンシートにスルーホ
   ールを打抜くようにしたセラミックグリーンシートの打
   抜き加工方法において、セラミックグリーンシートの、
   せん断強さに対する引張強さの比が０．６４以上で、且
   つ該セラミックグリーンシートに含まれる可塑剤の凝固
   点以上の温度範囲で、該セラミックグリーンシートにス
   ルーホールを打抜くようにしたことを特徴とするセラミ
   ックグリーンシートの打抜き加工方法。 ２、セラミックグリーンシートを、有機バインダとして
   ＰＶＢを含有し、可塑剤としてＢＰＢＧを含有するセラ
   ミックグリーンシートとし、該セラミックグリーンシー
   トを−３５℃−０℃の温度範囲に維持して、該セラミッ
   クグリーンシートにスルーホールを打抜くようにしたも
   のである特許請求の範囲第１項記載のセラミックグリー
   ンシートの打抜き加工方法。