JPH077239A - スルーホールの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スルーホール間のピッチ寸法を従来よりも小さ
くするとができて、しかも仕上り寸法のバラツキを少な
くできるスルーホールの形成方法を提供する。 【構成】絶縁基板１を加熱した状態で所望のスルーホー
ルの直径寸法より大きな直径寸法ｄ1 を有するパンチン
グピン２を用いて絶縁基板１に半加工スルーホール３を
形成する。そして絶縁基板１の温度が下がった後に、所
望のスルーホールの直径寸法ｄ2 を有するパンチングピ
ン４を用いて半加工スルーホール３´の内壁部をカット
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パンチングにより絶縁
基板にスルーホールを形成する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スルーホールを形成する従来の方法とし
て、パンチングにより紙フェノール基板等の絶縁基板に
スルーホールを形成する方法がある。一般的にはパンチ
ング時に絶縁基板に加わるストレスを軽減するために、
絶縁基板を加熱した状態でパンチングを行っている。

【０００３】

【発明が解決しようする課題】絶縁基板に金型（パンチ
ングピン）を用いてパンチングにより形成したスルーホ
ールは、図４に示すように、厚み方向の中心部が径方向
内側に膨出した形状、すなわち開口端部に近いほど直径
寸法が大きくなり、絶縁基板の厚み方向の中心に向かう
に従って直径寸法が小さくなる形状を有している。した
がって絶縁基板の表面側に形成されるスルーホールの開
口端部の面積（または直径寸法）は、所望のスルーホー
ルの横断面積（または直径寸法）よりも大きくなる。そ
のため回路パターンの高密度化を図る場合には、スルー
ホールの開口端部の面積（または直径寸法）を基準にし
て隣接する２つのスルーホールの中心間の寸法（ピッチ
寸法）の最小寸法を定めることになる。最近は、高密度
化の要請がさらに高くなってきており、パンチングによ
りスルーホールを形成する場合でも、スルーホール間の
ピッチ寸法を更に小さくすることが要求されるようにな
ってきた。しかしながら従来の方法で、ピッチ寸法を更
に小さくすることには限界があった。

【０００４】また絶縁基板を加熱すると、絶縁基板が延
びた状態でパンチングを行うことになるため、パンチン
グをした直後のスルーホールの直径寸法と絶縁基板が室
温に戻って延びが元に戻ったときのスルーホールの直径
寸法とは異なってくる。したがって絶縁基板の加熱温度
は、常に一定であることが要求される。しかしながら、
大量生産をする場合に、絶縁基板の加熱温度を一定する
ことはできず、現在一般的に用いられている加熱設備で
は、絶縁基板の温度のバラツキが基準温度に対して±３
０％程度になる。そのためパンチングに使用するパンチ
ングピンは同じであっても、絶縁基板の加熱温度にバラ
ツキが生じることから、絶縁基板毎のスルーホールの仕
上り寸法にもバラツキが発生する問題があった。なお絶
縁基板の加熱温度が高い場合には、仕上り寸法のバラツ
キはプラス側に現れる傾向となり、絶縁基板の加熱温度
が低い場合には、仕上り寸法のバラツキはマイナス側に
現れる傾向がある。

【０００５】さらに図４（Ａ）および（Ｂ）に示すよう
に、絶縁基板の厚みが厚くなると、同じパンチングピン
によってスルーホールを形成しても、厚みの薄い絶縁基
板にスルーホールを形成した場合よりも、スルーホール
の厚み方向の中心部の直径寸法は小さくなる（Ｄ2 ＜Ｄ
2 ´）。そのため絶縁基板の厚みが厚くなるほど、直径
寸法の大きなパンチングピンを用いる必要がある。しか
しながらパンチングピンの直径寸法が大きくなると、そ
れだけスルーホールの開口端部の面積が大きくなって、
高密度化が更に図り難くなる問題があった。

【０００６】本発明の目的は、スルーホール間のピッチ
寸法を従来よりも小さくするとができて、しかも仕上り
寸法のバラツキを少なくできるスルーホールの形成方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、絶
縁基板を加熱した状態で所望のスルーホールの直径寸法
より大きな直径寸法を有するパンチングピンを用いて絶
縁基板に半加工スルーホールを形成する（一回目のパン
チング）。次に絶縁基板の温度が下がった後に所望のス
ルーホールの直径寸法を有するパンチングピンを用いて
半加工スルーホールの内壁部をカットする（二回目のパ
ンチング）。ここで所望のスルーホールの直径寸法と
は、スルーホールの最小の直径寸法を意味する。

【０００８】請求項２の発明は、半加工スルーホールを
形成する際に、絶縁基板を加熱しない場合を対象とす
る。その他の点は請求項１の発明と同じである。

【０００９】

【作用】まず最初に所望のスルーホールの直径寸法より
大きなパンチングピンでパンチング（一回目のパンチン
グ）をして得られる半加工スルーホールは、従来と同様
に厚み方向の中心部が径方向内側に膨出した形状のスル
ーホールである。したがってスルーホールの厚み方向の
中心部の直径寸法は、所望のスルーホールの直径寸法よ
りも小さくなる。そこで次に、所望のスルーホールの直
径寸法を有するパンチングピンを用いて半加工スルーホ
ールの内壁部をカットすれば、所望の直径寸法を有する
スルーホールを得ることができる。二回目のパンチング
は半加工スルーホールの内壁部に膨出する部分だけをカ
ットするだけであるため、二回目のパンチングの後にス
ルーホールの内壁部のカットした部分の直径寸法が変化
することは殆どない。したがって絶縁基板の厚みが異な
った場合や、絶縁基板の加熱温度が異なった場合でも、
各絶縁基板のスルーホールの仕上り寸法のバラツキを少
なくすることができる。

【００１０】従来の方法のように、一回目のパンチング
で所望の直径寸法のスルーホールを得ようとすると、ス
ルーホールの中心部の膨出を考慮するため、使用するパ
ンチングピンの直径寸法は大きくなり、スルーホールの
開口端部の面積はかなり大きくなる。これに対して本発
明のように、二回目のパンチングによって一回目のパン
チングにより形成した半加工スルーホールの内壁部をカ
ットすることにより所望の直径寸法のスルーホールを形
成する場合には、一回目のパンチングで使用するパンチ
ングピンの直径寸法はあまり大きくする必要がない。具
体的には、二回目のパンチングを行う際における半加工
スルーホールのパンチングピン挿入側の開口端部の直径
寸法が、二回目のパンチングで用いるパンチングピンの
直径寸法よりも大きくなるような直径寸法を有するパン
チングピンを一回目のパンチングで用いればよいことに
なる。したがって本発明によれば、スルーホールの開口
端部の面積を従来よりも小さくできるため、スルーホー
ル間のピッチ寸法を従来よりも小さくできて、高密度化
に対応することができる。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の方法の一実施
例を実施する場合の工程図を示している。これらの図に
おいて、１は紙フェノール基板等のようにパンチングに
よってスルーホールを形成できる絶縁基板であり、２は
一回目のパンチングに用いるパンチングピンである。図
１（Ａ）は、パンチングピン２によってパンチングを実
行した後の状態を示しており、３は形成された半加工ス
ルーホールである。本実施例では、パンチングを実行す
る前に、絶縁基板を加熱している。ちなみに紙フェノー
ル基板を用いる場合の加熱温度は６０℃前後であり、ガ
ラスエポキシ基板を用いる場合の加熱温度は室温前後で
ある。絶縁基板１の加熱は、恒温加熱炉を用いて行うこ
とができる。この場合には、恒温加熱炉の出口側にプレ
ス機を並べ、絶縁基板１の温度が低下する前にパンチン
グを行えばよい。またプレス機の絶縁基板１を支持する
側の金型を加熱して、絶縁基板１を加熱するようにして
もよい。

【００１２】絶縁基板１を加熱した状態でパンチングピ
ン２でパンチングを行って得られる半加工スルーホール
３は、厚み方向の中心部が径方向内側に膨出した形状に
なっている。パンチングピン挿入側の開口端部の直径寸
法Ｄ1 は、反対側の開口端部の直径寸法Ｄ3 よりも小さ
い。また厚み方向の中心部の最小直径寸法Ｄ2 は、パン
チングピン２の直径寸法ｄ1 及び両側の開口端部の直径
寸法Ｄ1 、Ｄ3 のいずれよりも小さい。

【００１３】一回目のパンチングを終了した後は、強制
冷却または自然冷却によって絶縁基板１の温度をほぼ室
温まで下げる。図１（Ｂ）に示すように、絶縁基板１の
温度が下がると、加熱により膨脹していた絶縁基板１が
収縮して、収縮した半加工スルーホール３´の各部の寸
法（Ｄ´1 ，Ｄ´2 ，Ｄ´3 ）も幾分小さくなる。絶縁
基板の温度が下がった後に、所望のスルーホールの直径
寸法ｄ2 を有するパンチングピン４を用いて収縮した半
加工スルーホール３´の内壁部をカットする（二回目の
パンチング）。図１（Ｂ）において、実線でハッチング
を付した部分が、パンチングピン４によってカットされ
る部分である。図１（Ｃ）は、カットにより整形された
スルーホール３″を示している。二回目のパンチングに
よりカットする量は余り多くなく、カットにより整形さ
れたスルーホール３″のカット部３″ａの直径寸法Ｄ4
は、ほぼパンチングピン４の直径寸法ｄ2 に等しくなっ
ている。

【００１４】パンチングピン２の直径寸法ｄ1 は、二回
目のパンチングを行う際における半加工スルーホール３
´のパンチングピン挿入側の開口端部の直径寸法Ｄ´1
が、二回目のパンチングで用いるパンチングピン４の直
径寸法ｄ2 よりも大きくなるような直径寸法にすればよ
い。直径寸法の比率（ｄ1 ／ｄ2 ）が、１．１０〜１．
４０の範囲に入るようにパンチングピン４を選択すれ
ば、スルーホール３″の最大直径寸法を従来よりも最大
で４０％程度小さくすることができ、その結果２つのス
ルーホール間のピッチ寸法を従来よりも最大で４０％程
度短くすることができる。具体的な試験によると、従来
の方法によって得られるスルーホール間のピッチ寸法は
最小２．５mmであったが、本実施例の方法によると１．
７８mmのピッチ寸法を得ることができた。製造条件の管
理を厳密にすれば、ピッチ寸法を１．５mm程度まで小さ
くすることができる。

【００１５】この様にして形成したスルーホールは、基
板の両面に設けられた回路パターンを接続するスルーホ
ール接続部に用いられたり、電子部品のリード端子、Ｉ
Ｃ、スイッチ及びコネクタ等の端子を挿入する用途に用
いることができる。

【００１６】上記実施例では、一回目のパンチングを行
う際に、絶縁基板を加熱しているが、絶縁基板の強度が
高い場合等では、必ずしも絶縁基板を加熱した状態で一
回目のパンチングを行う必要はない。また上記実施例で
は、一回目のパンチングを終了した後に、絶縁基板の温
度が室温まで下がるのを待って、二回目のパンチングを
行っているが、絶縁基板の収縮が二回目のパンチングに
影響を与えない程度に終了していれば、絶縁基板の温度
が室温に下がる前に二回目のパンチングを行ってもよい
のは勿論である。

【００１７】図２は、フルスルーホール接続部を形成す
る場合に、本発明のスルーホール形成方法を適用した実
施例の工程図を示している。これらの図において、図１
に示した部材と同じ部材には図１に付した符号と同じ符
号を付して説明を省略する。本実施例では、両面に銅箔
からなる回路パターン１１，１２を備えた日立化成株式
会社製のＭＣＬ４３７ＦＥＤ−紙フェノール基板１０
に、本発明の方法によりスルーホールを形成している。
図２（Ａ）は、一回目のパンチングにより半加工スルー
ホール３´，３´を形成した状態を示しており、図２
（Ｂ）は２回目のパンチングによりスルーホール３″，
３″を形成した状態を示している。スルーホールを形成
した後は、スルーホールの内部とその開口端周辺部とに
銀塗料等の導電塗料を充填塗布する。導電塗料の充填塗
布方法は任意であり、例えば図２（Ｃ）に示すように導
電塗料６を先端に付着させたピン５をスルーホール３″
内に挿入して導電塗料をスルーホール３″に充填しても
よく、また絶縁基板１０の上に所定の間隔を開けてマス
ク７を配置し、マスク７の上に導電塗料６を載せ、スキ
ージ８で導電塗料６を移動させると同時に絶縁基板１０
の裏面側から真空引きを行って、導電塗料をスルーホー
ル３″の内部に充填するようにしてもよい。さらに遠心
分離機を用いて導電塗料をスルーホール内に充填する方
法等を用いてもよい。図２（Ｄ）は、スルーホール３″
に導電塗料を充填した後に焼成を行って形成したフルス
ルーホール接続部９を示している。なおこの図では、接
続部９の中央部が導電塗料で埋まった状態になっている
が、接続部９の中央部に貫通孔を形成してもよいのは勿
論である。

【００１８】次に本発明の方法を用いて形成したスルー
ホールを用いた場合に、従来よりも回路の高密度化を図
れるか否かを試験した。試験は、厚みが１．６mmで両面
に銅箔が形成された前述の紙フェノール基板からなる絶
縁基板を用いて行った。従来の方法と本発明の方法とを
用いて、ピッチ寸法（２．５mm、２．０mm、１．７８mm
及び１．５mm）が等しい２以上のスルーホールを絶縁基
板に形成した。そして各絶縁基板のスルーホールに銀塗
料を充填して図２に示すようなフルスルーホール接続部
を形成した。従来の方法で形成したスルーホールを用い
た場合には、ピッチ寸法が２．０mm以下になると、隣接
するフルスルーホール接続部間にマイグレイションが発
生した。これは従来の方法で形成するとスルーホールの
開口端部の面積または直径寸法が大きくなるために、隣
接するフルスルーホール接続部のランド間の寸法がかな
り短くなるためである。そしてピッチ寸法が１．５mmに
なると、スルーホール間の強度が低下してスルーホール
間にクラックが発生した。これに対して本発明の方法で
形成したスルーホールを用いたスルーホール接続部にお
いては、ピッチ寸法が１．５mmになっても、マイグレイ
ションは発生せず、またスルーホール接続部間にクラッ
クが発生することもなかった。これによって本発明の方
法により形成したスルーホールを用いれば、ピッチ寸法
を従来よりも小さくして回路の高密度化を図れることが
確認できた。

【００１９】従来リード端子の挿入孔として用いるスル
ーホールを高密度化する場合には、ＮＣ工作機を用いて
ドリルによりスルーホールを形成していたが、本発明の
方法によれば、ＮＣ工作機を用いる場合と同程度のピッ
チ間隔でスルーホールを形成できる。また図３（Ａ）に
示すように、ＮＣ工作機で形成したスルーホールは円柱
状であるため、リード端子１３をスルーホールに挿入す
る作業に手間を要する。これに対して本発明の方法で形
成したスルーホールには、図３（Ｂ）に示すように、そ
の開口部に外側に向かって広がるテーパが形成されるた
め、このテーパがリード端子１３をガイドする機能を発
揮し、リード端子１３のスルーホール３″への挿入が容
易になる利点がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁基板の厚みが異な
った場合や、絶縁基板の加熱温度が異なった場合でも、
各絶縁基板のスルーホールの仕上り寸法のバラツキを少
なくすることができる利点がある。また本発明によれ
ば、スルーホールの開口端部の面積を従来よりも小さく
できるため、スルーホール間のピッチ寸法を従来よりも
小さくできて、回路の高密度化に対応することができる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の方法の一実施例を実
施する場合の各工程の図を示している。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）はフルスルーホール接続部を形
成する場合に、本発明のスルーホール形成方法を適用し
た実施例の各工程の図を示している。

【図３】（Ａ）はＮＣ工作機を用いて形成したスルーホ
ールの形状を示す図であり、（Ｂ）は本発明の方法によ
り形成したスルーホールにリード端子を挿入する状態を
示した図である。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の方法で形成した
スルーホールの形状を示す図である。

【符号の説明】

１，１０ 絶縁基板 ２、４ パンチングピン ３，３´ 半加工スルーホール ３″ スルーホール ５ ピン ６ 導電塗料 ７ マスク ８ スキージ ９ 接続部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パンチングにより絶縁基板にスルーホール
   を形成する方法であって、 前記絶縁基板を加熱した状態で所望のスルーホールの直
   径寸法より大きな直径寸法を有するパンチングピンを用
   いて前記絶縁基板に半加工スルーホールを形成し、 次に前記絶縁基板の温度が下がった後に前記所望のスル
   ーホールの直径寸法を有するパンチングピンを用いて前
   記半加工スルーホールの内壁部をカットしてスルーホー
   ルを形成することを特徴とするスルーホールの形成方
   法。
2. 【請求項２】パンチングにより絶縁基板にスルーホール
   を形成する方法であって、 所望のスルーホールの直径寸法より大きな直径寸法を有
   するパンチングピンを用いて前記絶縁基板に半加工スル
   ーホールを形成し、 次に前記所望のスルーホールの直径寸法を有するパンチ
   ングピンを用いて前記半加工スルーホールの内壁部をカ
   ットしてスルーホールを形成することを特徴とするスル
   ーホールの形成方法。