JP2000296513A - セラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押えおよび孔明け装置 - Google Patents

セラミックグリーンシートの孔明け加工用シート押えおよび孔明け装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックグリーンシートに貫通孔をパンチ
ング加工する際に、グリーンシートの移動や変形、損傷
などを確実に防止する。 【解決手段】 セラミックグリーンシート２０に貫通孔
をパンチング加工する加工刃部３２を備えた孔明け加工
具３０に取り付けられるシート押え２０である。硬度５
０〜６０°の弾性材料からなる。全体が概略筒状をな
す。軸方向の一端側に配置され、比較的に大きな外径で
径方向に厚肉であり、孔明け加工具３０に嵌挿係止され
る支持部４６と、軸方向の他端側に配置され、比較的に
小さな外径で径方向に薄肉であり、グリーンシート２０
に当接する当接部４２と、当接部４２から軸方向に延
び、加工刃部３２が収容される収容穴４８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度配線回路板
等の製造に用いられるセラミックグリーンシートに、配
線用などの微小な貫通孔を孔明け加工する孔明け加工具
に取り付けられるシート押えと、このようなシート押え
を備える孔明け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックグリーンシートに対する孔明
け加工は、ＮＣ金型パンチング装置などが用いられる。
パンチング装置には昇降自在な孔明け加工具を備え、孔
明け加工具の先端には、加工する孔の径に対応する口径
数mmから１mm以下の微小な軸あるいは針状の加工ピンを
有している。孔明け加工具の昇降動作によって、加工ピ
ンでグリーンシートを打ち抜き、貫通孔を形成する。
【０００３】グリーンシートを打ち抜いた加工ピンを貫
通孔から引き抜くと、加工ピンにグリーンシートが付着
して持ち上げられることがある。そのために、グリーン
シートが変形したり、クラックが発生したり、貫通孔が
歪んだりするという問題が発生する。また、加工ピンが
グリーンシートを打ち抜く際に、加工ピンに接触したシ
ート材料が側方に逃げるようにずれたり動いたりするこ
とがあり、貫通孔を正確な位置および形状で形成するこ
とが妨げられる。
【０００４】このようなグリーンシートの持ち上がりや
動きを阻止するために、孔明け加工具に、ストリッパー
等とも呼ばれるシート押えを取り付けることが提案され
ている。シート押えは、通常、硬質ゴムからなり、孔明
け加工具に取り付けた状態で加工ピンの外周を囲む筒状
をなしている。加工ピンが下降してグリーンシートを打
ち抜くときには、筒状のシート押えの先端がグリーンシ
ートの表面に当接する。加工ピンをさらに下降させれ
ば、シート押えは弾力的に変形し、その復元力でグリー
ンシートを押さえておく。貫通孔を打ち抜いた加工ピン
が上昇する過程では、グリーンシートの表面から加工ピ
ンが十分に離れるまで、弾力的に変形したシート押えが
グリーンシートを上方から押さえ付けた状態になってい
るので、グリーンシートの持ち上がりが阻止される。
【０００５】シート押えの具体的構造は、特開平９−２
０５２６５号公報などに開示されている。この文献に記
載のシート押えは、全体が比較的に薄い一様な厚みの筒
状をなすとともに、下端部分のみが少し中央側にすぼま
った形をなしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のシート押えは、
グリーンシートに対する押さえ付けが適切でなく、押え
付けが弱すぎてグリーンシートの持ち上がりを十分に阻
止できなかったり、逆に、押え付けが強すぎてグリーン
シートを変形させたり損傷させたりするという問題があ
った。
【０００７】シート押えの素材であるゴム材料の硬さ、
および、シート押えの形状によって、グリーンシートに
対する押え付けの挙動あるいは押圧力が変わってくる。
例えば、硬すぎるゴム材料を用いたシート押えを、グリ
ーンシートに強く押し付け過ぎると、グリーンシートに
クラックが入ったり変形させたりすることになる。軟ら
かすぎるゴム材料では、グリーンシートに対する押圧力
が不足するとともに、孔明け工具に対するシート押えの
固定も不十分になり易い。
【０００８】本発明の課題は、前記した従来のシート押
えが有する問題点を解消し、孔明け加工時におけるグリ
ーンシートの移動や変形、損傷などを確実に防止できる
ようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるセラミッ
クグリーンシートの孔明け加工用シート押えは、セラミ
ックグリーンシートに貫通孔をパンチング加工する加工
刃部を備えた孔明け加工具に取り付けられるシート押え
である。硬度５０〜６０°のゴム材料からなる。全体が
概略筒状をなす。支持部と当接部と収容穴を備える。支
持部は、軸方向の一端側に配置され、比較的に大きな外
径で径方向に厚肉であり、孔明け加工具に嵌挿係止され
る。当接部は、軸方向の他端側に配置され、比較的に小
さな外径で径方向に薄肉であり、グリーンシートに当接
する。収容穴は、当接部から軸方向に延び、加工刃部が
収容される。 〔グリーンシート〕通常のセラミック多層基板の製造に
利用されるセラミックグリーンシートが使用できる。セ
ラミック材料として、アルミナやガラスセラミックスな
どが用いられる。グリーンシートは、焼成硬化させる前
の未硬化のシート材料である。 〔孔明け装置〕基本的には、通常のグリーンシート用の
孔明け装置と同様の構造を有するパンチング加工装置が
用いられる。
【００１０】孔明け装置には、グリーンシートを載置す
る基盤、パンチピンなどと呼ばれる孔明け工具の着脱機
構や、孔明け工具を基盤に向かって移動させる作動機
構、などの機構構造を備えている。孔明け工具は、孔明
け装置への着脱機構を有する。孔明け工具の先端は、加
工する貫通孔の径に対応する細い軸状あるいは針状をな
す加工刃部となる。
【００１１】孔明け工具には、シート押えを着脱自在に
取り付けるための取付構造を有している。シート押えの
取付構造としては、孔明け工具の外周に突条や凹溝、突
起や凹穴などの凹凸形状が採用される。 〔シート押え〕ゴムなどの弾性材料からなり、孔明け工
具に着脱自在に取り付けられる。
【００１２】弾性材料としては、天然ゴムのほか、シリ
コンゴムなどの合成ゴムや合成樹脂も使用できる。弾性
材料の硬度は、グリーンシートに対する押え機能が適切
に発揮できるように設定すればよく、シート押えの寸法
形状によっても異なるが、硬度５０〜６０°の材料が使
用される。また、形状回復率の高い材料が好ましく、使
用時に加わる荷重に対して実質的に形状回復率１００％
の材料が望ましい。
【００１３】シート押えの形状は、基本的には全体が概
略筒状を有している。軸方向の一端側に、孔明け工具が
嵌挿係止される支持部を有し、軸方向の他端側には、グ
リーンシートに当接する当接部を有する。加工刃部を収
容する収容穴は、当接部から軸方向に延びている。支持
部の外径と当接部の外径を比較したときに、支持部の外
径のほうが大きくなっている。また、支持部と当接部
で、筒状のシート押えの肉厚を径方向に測ったときに、
支持部のほうが厚肉で当接部のほうが薄肉になってい
る。厚肉の支持部は変形し難く、薄肉の当接部は変形容
易になる。
【００１４】支持部から当接部までの外径は、テーパー
状に小さくしておくことができる。段差状に径が小さく
なっていてもよい。テーパーと段差とを組み合わせるこ
ともできる。当接部における径方向の肉厚Ｔ1 と径方向
の肉厚の最大値Ｔmax とが、Ｔ1 ／Ｔmax ＝０．１〜
０．６９の関係になるようにしておくことができる。肉
厚の最大値Ｔmax は、通常、支持部あるいは支持部の近
傍に存在する。Ｔ1 ／Ｔmax が大きいほど、支持部側で
の剛性が高くなり、当接部側での弾力的変形が容易にな
る。但し、Ｔ1 ／Ｔmax が大きすぎて、当接部側が変形
し易くなりすぎると、グリーンシートに対する押え機能
が不十分になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】〔孔明け装置〕図１に示す孔明け
装置は、孔明け工具３０とシート押え４０と基盤１０と
を備えている。基盤１０は鋼材などからなり、平坦な表
面にセラミック材料からなるグリーンシート２０が載置
される。基盤１０には、孔明け時に排出される加工屑２
２を排出するための排出孔１２を有している。
【００１６】孔明け工具３０は、基盤１０に対して昇降
自在に設置されている。駆動機構に支持された主軸３８
の先端に、外周に突出する環状の係止突条３６を有して
いる。係止突条３６の下端には、係止突条３６および主
軸３８よりも径の小さな円柱状の支持軸３４を有する。
支持軸３４の下端には、支持軸３４よりも径の小さな加
工刃部３２を有する。加工刃部３２の外径が、加工する
貫通孔の口径に対応し、加工刃部３２の長さは、加工す
る貫通孔の長さ、すなわちグリーンシート２０の厚みよ
りも少し長い。
【００１７】孔明け工具３０の外周には、シート押え４
０が取り付けられる。シート押え４０は、シリコンゴム
からなり、概略円筒状をなしている。シート押え４０の
内周には環状の係止溝４４を有する。孔明け工具３０を
シート押え４０に挿入し、孔明け工具３０の係止突条３
６を係止溝４４に嵌入係止させることで、孔明け工具３
０にシート押え４０が固定される。
【００１８】シート押え４０のうち、係止溝４４を有す
る上端部分は、外径Ｄ1 が大きな肉厚の支持部４６であ
る。この部分は剛性が高く、係止溝４４を係止突条３６
に強固に嵌合係止している。支持部４６から下端側に向
かってシート押え４０の外径はテーパ状に小さくなって
おり、先端は外径Ｄ2 が小さく比較的に変形し易い肉薄
の当接部４２となっている。
【００１９】支持部４６から当接部４２の間で、シート
押え４０の中央には、孔明け工具３０の支持軸３４およ
び加工刃部３２が収容される収容穴４８を有する。収容
穴４８の径Ｄ3 は、加工刃部３２および支持軸３４の外
径よりも少し大きい。具体的には収容穴４８の径Ｄ3 を
２．０〜６．０mm程度に設定している。孔明け工具３０
にシート押え４０が取り付けられた状態で、加工刃部３
２の先端は当接部４２の先端面よりも上側すなわち収容
穴４８の奥に入った所に配置されている。〔孔明け加
工〕図１に示すように、基盤１０の上にグリーンシート
２０を載置する。シート押え４０を取り付けた孔明け工
具３０が、グリートシート２０の上方に配置される。
【００２０】図２に示すように、孔明け工具３０を下降
させると、グリーンシート２０の表面にシート押え４０
が当接する。さらに孔明け工具３０を下降させると、シ
ート押え４０は弾力的に変形する。シート押え４０は、
先端の当接部４２に近い部分が変形し易いので、この部
分が主に変形し、後部の支持部４６に近い部分は剛性が
高いのであまり変形しない。また、シート押え４０は、
外径の小さな当接部４２を有する先端側が外周側に膨ら
むように変形し、中心側の収容穴４８が過度に狭くなっ
てしまうことはない。
【００２１】孔明け工具３０の加工刃部３２がグリーン
シート２０を打ち抜き、貫通孔２４を形成する。貫通孔
２４を打ち抜いて生じた加工屑２２は、排出孔１２から
落下して回収される。この状態では、弾力的に変形した
シート押え４０が、グリーンシート２０のうち、貫通孔
２４の形成個所の周囲を上方から強く押さえつけている
（白矢印で表示）ので、グリーンシート２０の加工位置
がずれたり、加工刃部３２に偏った方向の抵抗力を与え
たりすることがなく、正確な位置に正確な形状の貫通孔
２４がスムーズに加工される。しかも、シート押え４０
からグリーンシート２０に加わる押圧力は、シート押え
４０の材料および形状に伴う適度な強さに設定されてい
るので、グリーンシート２０を破損するような過大な力
は作用しない。
【００２２】図３に示すように、孔明け工具３０が上昇
する。加工刃部３２がグリーンシート２０から抜け出る
までは、シート押え４０が弾力的に変形したままでグリ
ーンシート２０を押さえつけているので、加工刃部３２
の上昇につられてグリーンシート２０が持ち上がってし
まうことが防げる。孔明け工具３０が元の位置まで復帰
すれば、前記した図１の状態に戻り、シート押え４０の
弾力的変形も復元する。
【００２３】
【実施例】本発明の具体的実施例となるシート押えを製
造し、その性能を評価した。孔明け工具３０およびシー
ト押え４０の具体的仕様を示す。 支持部４６の外径Ｄ1 ＝１４．０mm 当接部４２の外径Ｄ2 ＝１０．０mm 収容穴４８の内径Ｄ3 ＝５．０mm 当接部４２の肉厚Ｔ1 ＝Ｄ2 −Ｄ3 ＝５．０mm 肉厚最大値Ｔmax ＝Ｄ1 −Ｄ3 ＝９．０mm Ｔ1 ／Ｔmax ＝０．５６ 支持部４６から当接部４２までの距離Ｌ＝１０．０mm 加工刃部３２の加工径＝０．１〜２．５mm シート押え４０の材質：シリコンゴム（硬度６０°、形
状回復率１００％） 上記仕様の孔明け工具３０を用いて、グリーンシート２
０に孔明け加工を実施した。
【００２４】グリーンシート：ガラスセラミック（１２
５mm角、厚み２３５μｍ） 貫通孔：１．５mmφ、７２個／シート パンチング装置：ＮＣ金型パンチング装置 孔明け加工が終了したグリーンシート２０は、全ての貫
通孔２４に異常はなく、グリーンシート２０に割れや変
形などの損傷は生じなかった。加工刃部３２についても
異常はなかった。
【００２５】シート押え４０を構成するシリコンゴムの
配合を変えて、硬度の異なるシート押え４０を複数製造
し、その性能を評価した。表１に結果を示す。
【００２６】
【表１】 ──────────────────────────── 硬度 評価 ──────────────────────────── 比較例１ ７０° クラック、変形が著しい 比較例２ ６５° クラック、変形が発生 実施例１ ６０° 良好 実施例２ ５５° 良好 実施例３ ５０° 良好 比較例３ ４８° グリーンシートが吸着し、加工不可 ──────────────────────────── 〔比較例４〕シート押えとして、全体がほぼ円筒状をな
すものを用いた以外は、前記実施例と同様の条件で孔明
け加工を行った。シート押えの外径は全長にわたって同
一径１４．０mmであるが、下端に面取りが施されている
ため当接部の外径Ｄ2 は１３．０mmであった。シート押
えの材質はシリコンゴムである。
【００２７】比較例４についても、材料の硬度を変えて
複数製造し、その性能を評価した。その結果を表２に示
す。
【００２８】
【表２】 以上の結果、従来のストリッパーでは、材料の硬度を変
えても良好な結果を得ることはできず、本発明におい
て、特定構造および特定硬度のシート押えを用いること
の技術的意義が実証された。
【００２９】
【発明の効果】本発明にかかるセラミックグリーンシー
トの孔明け加工用シート押え、および、孔明け装置は、
孔明け加工の際にグリーンシートを適切に押え付けてお
くことができ、孔明け加工が正確かつスムーズに行える
とともに、グリーンシートの割れや変形、加工刃の損傷
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を表す孔明け装置の断面図
【図２】 孔明け時の断面図
【図３】 復帰時の断面図
【符号の説明】
１０ 基盤 １２ 排出孔 ２０ グリーンシート ３０ 孔明け工具 ３２ 加工刃部 ３４ 支持軸 ３６ 係止突条 ３８ 主軸 ４０ シート押え ４２ 当接部 ４４ 係止溝 ４６ 支持部 ４８ 収容穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C060 AA11 BA01 BG03 3C069 AA05 BA10 BB01 BC01 CA03 CB01 EA03 EA05 4G055 AA08 AC01 BA65 BA83 BB03 BB12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックグリーンシートに貫通孔をパ
    ンチング加工する加工刃部を備えた孔明け加工具に取り
    付けられるシート押えであって、 硬度５０〜６０°の弾性材料からなり、 全体が概略筒状をなし、 軸方向の一端側に配置され、比較的に大きな外径で径方
    向に厚肉であり、前記孔明け加工具に嵌挿係止される支
    持部と、 軸方向の他端側に配置され、比較的に小さな外径で径方
    向に薄肉であり、前記グリーンシートに当接する当接部
    と、 前記当接部から軸方向に延び、前記加工刃部が収容され
    る収容穴とを備える孔明け加工用シート押え。
  2. 【請求項２】 前記支持部から前記当接部までの外径
    が、テーパー状に小さくなっている請求項１に記載の孔
    明け加工用シート押え。
  3. 【請求項３】 前記当接部における径方向の肉厚Ｔ
    1 と、径方向の肉厚の最大値Ｔmax との比が、Ｔ1 ／Ｔ
    max ＝０．１〜０．６９の関係にある請求項１または２
    に記載の孔明け加工用シート押え。
  4. 【請求項４】 セラミックグリーンシートに貫通孔をパ
    ンチング加工する孔明け装置であって、 前記グリーンシートを載置する基盤と、 前記パンチング加工を行う加工刃部を備え、前記基盤に
    向かって移動自在な孔明け加工具と、 前記孔明け工具に取り付けられる前記請求項１〜３の何
    れかに記載のシート押えとを備えるセラミックグリーン
    シートの孔明け装置。
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