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【発明の名称】 板状基材のプレス打ち抜き加工方法およびプレス打ち抜き加工用金型
【発明者】 【氏名】北川 哲

【氏名】岡 俊由紀

【要約】 【課題】プレス打ち抜き加工後の加工断面からの基材屑が全く、あるいは殆ど発生しない新規なプリント基板のプレス打ち抜き加工方法および金型の提供。

【構成】所定形状の金型のパンチ12を板状基材Bにプレスして所定形状のプレス孔Hを打ち抜き加工する方法であって、前記パンチ12の先端を前記板状基材B表面に対して斜めに加工しておき、当該パンチ12の先端を前記板状基材Bに垂直にプレスして前記プレス孔Hを打ち抜き加工する。これによって、プレス孔H断面における破断部分が大幅に減少するため、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生を大幅に減少することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定形状の金型のパンチを板状基材にプレスして所定形状のプレス孔を打ち抜き加工する方法であって、
前記パンチの先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工しておき、当該パンチの先端を前記板状基材に垂直にプレスして前記プレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項2】
請求項1に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、
前記パンチを短冊形状に形成すると共に、当該パンチの先端を前記板状基材表面に対してその長手方向に斜めに加工したものを用いてスリット状のプレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項3】
請求項2に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
前記打ち抜き加工で用いる短冊形状の打ち抜き用パンチとして、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上のものを用いてスリット状のプレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項4】
請求項2に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
長さが100mmを超えるスリット状のプレス孔を打ち抜き加工するときは、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上である短冊形状の打ち抜き用パンチを、その長手方向に2つ以上組み合わせて用いることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、
前記パンチによるプレス孔の打ち抜き速度を、基準速度よりも遅くして打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、
前記パンチによってプレス孔を打ち抜く際に、当該パンチを上下動させながら、または上下振動を加えながら打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、
前記打ち抜き加工で所定形状のプレス孔が打ち抜かれた前記板状基材に対して、その後、前記打ち抜き用パンチと相似形でかつ当該打ち抜き用パンチよりもやや幅広のシェービング用パンチを用いて前記プレス孔の打ち抜き加工断面をその表面から所定の厚さで切削除去するシェービング加工を行うことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項8】
請求項7に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
前記シェービング加工は、前記打ち抜き加工で形成されたプレス孔に対して、その打ち抜き方向の反対面側から行うことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項9】
請求項7または8に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
前記シェービング加工で用いるシェービング用パンチとして、その先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工したものを用いることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項10】
請求項2〜6のいずれか1項に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
前記短冊形状をした打ち抜き用パンチでスリット状のプレス孔を打ち抜き加工する際に、そのプレス孔の両端または前記打ち抜き用パンチが最初に接触する側の端部に、予め所定径の下孔加工を施しておくことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項11】
請求項1〜9のいずれか1項に記載のプレス打ち抜き加工方法において、
前記板状基材が、ガラスエポキシ銅張積層板からなるプリント基板であることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法。
【請求項12】
所定形状のパンチを用いて板状基材に所定形状のプレス孔を打ち抜き加工するための金型であって、
前記パンチの先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工したことを特徴とするプレス打ち抜き加工用金型。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、電子回路を構成するためのプリント基板などの板状基材のプレス打ち抜き加工方法およびプレス打ち抜き加工用金型に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から電子機器の回路を構成する上で不可欠なプリント基板は、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、ICなどの電子部品を実装するために円形やスリット状などの大小様々な形状をした孔加工が多数施されるようになっている。
また、一般にプリント基板は、これが設置される機器やスペースの都合などにより、その外形も様々となっているが、1つずつ形成するのは非効率であることから、通常は1つの板状基材に複数の回路を纏めて形成しておき、各回路ごとに最後に外形抜き加工を施して1つの板状基材から複数のプリント基板が得られるようにしている。
【0003】
例えば、自動車のメーター部分に用いられるプリント基板の場合では、その外形がメーター部分の形状に合わせた横長の半円形状になっている。そのため、図16に示すように先ず、矩形状の板状基材Bに予め所定数の回路や孔加工を施しておき、次にその板状基材Bを4分割すると同時にその形状に合わせて外形およびスリット孔S1を加工(外形抜き加工)し、その後、そのスリット孔S1部分の周囲の基材を除去することで1つの板状基材Bから複数の自動車メーター用のプリント基板が得られるようにしている。
【0004】
そして、このような外形抜き加工や孔加工としては、金型を用いたプレス打ち抜き加工やドリル、エンドミルなどの切削工具を用いたルーター加工のいずれか、あるいは両方が適宜併用されている。なお、外形抜き加工やスリット上の孔加工の場合は一般にプレス打ち抜き加工が用いられ、部品を挿入する孔加工の場合はルーター加工が用いられることが多い。
【0005】
一方、金型を用いたプレス打ち抜き加工の場合では、スリット状の孔を打ち抜き加工するに際してそのスリット孔の端部からその表面のソルダーレジストなどにクラックが発生しやすいことから、例えば、以下の特許文献1などでは、プレス前に予めそのスリット孔の端にドリルで孔加工を施してから打ち抜きを行うようにしている。
【特許文献1】特開平11−245198号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、前述したようなプレス打ち抜き加工方法によってプリント基板の外形抜き加工や孔加工を行った場合、プリント基板の種類によっては、その加工断面から基材屑が発生し、この基材屑が絶縁異物となって回路の導通不具合を招いたり、また、このプリント基板を自動車向けメーターパネルや液晶表示パネルに使用した際にこの基材屑が外観異物となって製品の品質や美観を著しく損なうことがある。
【0007】
すなわち、現在最も多用されているプリント基板の基材は、リジッド(硬質)なガラスエポキシ銅張積層板(ガラス布にエポキシ樹脂などからなるワニスを含浸したものを積層してなるもの)からなるものであるが、このガラスエポキシ銅張積層板の場合は、そのプレス孔部分のガラス繊維がプレス時に金型のパンチによって無理矢理引き千切られるように破断するため、その破断面が凹凸(毛羽立ち)となり、その凹凸断面部分から基材材料のエポキシ樹脂やガラス繊維がボロボロと剥離して脱落し、これが基材屑となって基板表面や他の部分に付着して前述したような様々な不具合を招くことになる。
【0008】
そのため、このプレス打ち抜き加工をやめて外形抜き加工を含めた全ての孔加工を前述したルーター加工で行うことも考えられるが、このルーター加工のみでは手間がかかる上に加工時間も長くなるため、コストが高くなってしまうといった問題点がある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的はプリント基板などの板状基材のプレス打ち抜き加工方法であって、加工後の加工断面からの基材屑が全く、あるいは殆ど発生しない新規なプリント基板のプレス打ち抜き加工方法およびプレス打ち抜き加工用金型を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
〔発明1〕
前記課題を解決するために請求項1の発明は、所定形状の金型のパンチを板状基材にプレスして所定形状のプレス孔を打ち抜き加工する方法であって、前記パンチの先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工しておき、当該パンチの先端を前記板状基材に垂直にプレスして前記プレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
〔発明2〕
請求項1に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、前記パンチを短冊形状に形成すると共に、当該パンチの先端を前記板状基材表面に対してその長手方向に斜めに加工したものを用いてスリット状のプレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0010】
〔発明3〕
請求項2に記載のプレス打ち抜き加工方法において、前記打ち抜き加工で用いる短冊形状の打ち抜き用パンチとして、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上のものを用いてスリット状のプレス孔を打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
〔発明4〕
請求項2に記載のプレス打ち抜き加工方法において、長さが100mmを超えるスリット状のプレス孔を打ち抜き加工するときは、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上である短冊形状の打ち抜き用パンチを、その長手方向に2つ以上組み合わせて用いることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0011】
〔発明5〕
請求項1〜4のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、前記パンチによるプレス孔の打ち抜き速度を、基準速度よりも遅くして打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
〔発明6〕
請求項1〜5のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、前記パンチによってプレス孔を打ち抜く際に、当該パンチを上下動させながら、または上下振動を加えながら打ち抜き加工することを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0012】
〔発明7〕
請求項1〜6のいずれか1項に記載の板状基材のプレス打ち抜き加工方法において、前記打ち抜き加工で所定形状のプレス孔が打ち抜かれた前記板状基材に対して、その後、前記打ち抜き用パンチと相似形でかつ当該打ち抜き用パンチよりもやや幅広のシェービング用パンチを用いて前記プレス孔の打ち抜き加工断面をその表面から所定の厚さで切削除去するシェービング加工を行うことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0013】
〔発明8〕
請求項7に記載のプレス打ち抜き加工方法において、前記シェービング加工は、前記打ち抜き加工で形成されたプレス孔に対して、その打ち抜き方向の反対面側から行うことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
〔発明9〕
請求項7または8に記載のプレス打ち抜き加工方法において、前記シェービング加工で用いるシェービング用パンチとして、その先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工したものを用いることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0014】
〔発明10〕
請求項2〜9のいずれか1項に記載のプレス打ち抜き加工方法において、前記短冊形状をした打ち抜き用パンチでスリット状のプレス孔を打ち抜き加工する際に、そのプレス孔の両端または前記打ち抜き用パンチが最初に接触する側の端部に、予め所定径の下孔加工を施しておくことを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
【0015】
〔発明11〕
請求項1〜9のいずれか1項に記載のプレス打ち抜き加工方法において、前記板状基材が、ガラスエポキシ銅張積層板からなるプリント基板であることを特徴とする板状基材のプレス打ち抜き加工方法である。
〔発明12〕
所定形状のパンチを用いて板状基材に所定形状のプレス孔を打ち抜き加工するための金型であって、前記パンチの先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工したことを特徴とするプレス打ち抜き加工用金型である。
【発明の効果】
【0016】
〔発明1〕
請求項1に記載の発明1によれば、予め斜め加工を施したパンチの先端をその板状基材に垂直にプレスして所定形状のプレス孔を打ち抜き加工するようにしたことから、プレス時に板状基材Bにかかるパンチのプレス圧が点または線状に集中して加わることでせん断深さが深いプレス孔を加工することができる。
これによって、プレス孔断面における破断部分が大幅に減少するため、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生を大幅に減少することができる。
【0017】
〔発明2〕
請求項2に記載の発明2によれば、前記パンチを短冊形状に形成すると共に、当該パンチの先端を前記板状基材表面に対してその長手方向に斜めに加工したものを用いてスリット状のプレス孔を打ち抜き加工するようにしたため、スリット状のプレス孔の場合であっても発明1と同様にプレス時に板状基材Bにかかるパンチのプレス圧が点または線状に集中して加わることでせん断深さが深いプレス孔を加工することができる。
これによって、スリット状のプレス孔であっても断面の凹凸状の破断部分が殆どなくなるため、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生を大幅に減少することができる。
【0018】
〔発明3〕
請求項3に記載の発明3によれば、前記打ち抜き加工で用いる打ち抜き用パンチとして、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上のものを用いるようにしたため、パンチのストロークを必要以上に大きくすることなく確実に前記発明2のような作用・効果を発揮することができる。
〔発明4〕
請求項4に記載の発明4によれば、板状基材のスリット状のプレス孔の長さが100mmを超えるときは、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上である打ち抜き用パンチを、その長手方向に2つ以上組み合わせて用いるようにしたため、そのスリット状の外形孔または長孔の長さが長くなった場合であっても確実に前記発明2のような作用・効果を発揮することができる。
【0019】
〔発明5〕
請求項5に記載の発明5によれば、前記パンチによるプレス孔を打ち抜き速度を、基準速度よりも遅くして打ち抜き加工するようにしたため、さらにそのプレス孔断面の凹凸状の破断部分が少なくなり、基材屑の発生を防止、あるいはその発生量を大幅に抑制することができる。
〔発明6〕
請求項6に記載の発明6によれば、前記パンチによってプレス孔を打ち抜く際に、当該パンチに上下運動しながら、または上下振動を加えながら打ち抜き加工するようにしたため、発明5と同様にさらにそのプレス孔断面の凹凸状の破断部分が少なくなり、基材屑の発生を防止、あるいはその発生量を大幅に抑制することができる。
【0020】
〔発明7〕
請求項7に記載の発明7によれば、発明1〜6のいずれか1項に記載した打ち抜き加工を行った後、さらにそのプレス孔の打ち抜き断面をシェービング用パンチを用いてシェービング加工を行うようにしたことから、その加工断面をより滑らかにすることができる。
これによって、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生をさらに大幅に減少することができる。
〔発明8〕
請求項8に記載の発明8によれば、このシェービング加工をプレス孔に対してその打ち抜き方向の反対面側から行うようにしたことから、その加工断面をさらに滑らかにすることができる。
これによって、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生をさらに大幅に減少することができる。
【0021】
〔発明9〕
請求項9に記載の発明9によれば、このシェービング加工で用いるシェービング用パンチとして、その先端を打ち抜き用パンチと同様に斜めに加工したものを用いるようにしたため、シェービング加工時に加工断面にかかるパンチのプレス圧が軽減してより小さな力で滑らかなシェービング加工を行うことができる。
〔発明10〕
請求項10に記載の発明10によれば、前記打ち抜き用パンチでプレス長孔を打ち抜き加工する前に、そのプレス孔の両端または前記打ち抜き用のパンチが最初に接触する側の端部に、予め所定径の下孔加工を施しておくようにしたため、そのプレス孔の端部に加わるプレス荷重の応力集中を緩和して、その部分のクラックや層間剥がれなどの不都合を防止することができる。
【0022】
〔発明11〕
請求項11に記載の発明11によれば、前記板状基材がガラスエポキシ銅張積層板からなるプリント基板である場合には、そのプレス孔の加工断面からエポキシ樹脂やガラス不織布などのバリが発生したりすることがなくなるため、これが基材屑となって基板表面や他の部分に付着してしまうような不都合を確実に防止することができる。
〔発明12〕
請求項12に記載の発明12によれば、所定形状のパンチの先端を前記板状基材表面に対して斜めに加工したことから、この金型を用いてプレス打ち抜き加工すれば、前記発明1と同様な作用・効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明に係るプレス打ち抜き加工用金型100の実施の一形態を示す側面図である。
図示するようにこのプレス打ち抜き加工用金型100は、上型10と下型30とから構成されており、下型30上にプレス打ち抜き加工対象となる板状基材Bをセットした後、その板状基材B上に上型10を当接してからその上型10内に設けられた所定形状の複数のパンチ(凸刃)をその板状基材Bにプレスして所定形状のプレス孔を打ち抜き加工するようになっている。
【0024】
すなわち、この上型10は、前記図6に示したように板状基材Bを複数に分割切断するためのダイス11と、この板状基材Bに外形やスリット状、円形状などのプレス孔を打ち抜き加工するための複数のパンチ12とを収容すると共にこれらパンチ12をその底面のガイドプレート13から垂直下方に出没自在に備えた構造となっている。なお、図中14は、この上型10を図示しないプレス機に取り付けるためのトップホルダー、15はノックアウトプレート16をガイドするノックアウトプレートガイド、17はパンチ12を固定するためのピンホルダー18を固定するためのバッキングプレート、19はプレス機からの圧力を金型に伝えるための突き棒、20はバネの役目を果たす硬質ウレタンゴム、21はウレタンゴムを固定するためのスクリュープラグ、22はトップホルダー14からダイス11までを固定するための締め付けボルト、23はダイス11の位置決め用のダウェルピン、24はガイドプレート13の稼働を支える吊りボルト、25はバッキングプレート17にピンホルダー18を固定するための取付ボルト、26はノックアウトプレート16とガイドプレート13とを連動させるためのノックアウトピン、27は下型30などとの精度を維持するためのガイドブッシュ、28は上型10の各プレートの位置決め用のダウェルピンである。
【0025】
一方、下型30は、プレス打ち抜き加工対象となる板状基材Bを載置すると共に上型10のパンチ12(凸刃)に対する凹刃を構成するダイプレート31を備えた構造となっている。そして、このダイプレート31は、その下部のベースプレート32に支持されており、このベースプレート32は、ヨーカン33を介して図示しないプレス機側に支持された構造となっている。なお、図34は外形の残り枠を跳ね出すためのストリッパープレート、35はこのストリッパープレート34を固定するための固定ボルト、36はストリッパープレート34を跳ね上げるための硬質ウレタンゴム、37はダイプレート31上にセットした板状基材Bの位置決め用のガイドピン、38はダイプレート31の位置決め用のダウェルピン、39はダイプレート31をベースプレート32に固定するための固定ボルト、40は上型10との位置精度を維持するためのガイドポスト、41はヨーカン33を固定するための固定ボルトである。
【0026】
そして、このような構成をした本発明に係るプレス打ち抜き加工用金型100にあっては、その上型10側に設けられた各パンチ12の先端が、図2および図4に示すようにそのプレス打ち抜き加工対象である板状基材B表面に対してそれぞれ斜めに傾斜するような形状となっている。
図2は、その水平断面がほぼ真円形、つまりプレス孔H1がほぼ真円形となるピン状のパンチ11の一例を示したものであり、図3に示すような従来の先端が板状基材B表面と平行なパンチ11aに比べてその先端が斜めに傾斜するように加工されている。
【0027】
一方、図4はスリット状のプレス孔H2を形成するために横長短冊形状をしたパンチ12の一例を示したものであり、先端が板状基材B表面と平行な従来のパンチに比べてその先端が長手方向に斜めに傾斜するように加工されている。
ここで、本発明の加工対象となる板状基材Bとしては、前述したようにガラスエポキシ銅張積層板などからリジッド(硬質)なプリント基板であり、以下の実施例においては、板状基材B=プリント基板として説明するが、本発明はプリント基板に限定されるものでなく、本発明のプレス打ち抜き加工用金型100でプレス打ち抜き加工が可能であればあらゆる板状基材Bに対しても適用できることは勿論である。すなわち、このプリント基板は、例えば板厚が約1mm前後の基材上に厚さが数μm〜数十μmの銅(Cu)箔などの金属箔からなる導電層が積層され、さらにその導電層上に厚さが数μm〜数十μmソルダーレジスト層が被覆された構造となっている。
【0028】
次に、このような特殊なパンチ12を備えたプレス打ち抜き加工用金型100を用いたプレス打ち抜き加工方法について詳述する。
(実施例1)
先ず、本発明の金型100を用いたプレス打ち抜き加工方法の第1の実施例を図2〜図4および図10、図11の添付図面を主に参照しながら説明する。
本実施例は、前述したような特殊なパンチ12を備えた金型100を用い、そのパンチ12を板状基材Bに垂直にプレスするようにしたものであり、これによってその断面が滑らかなプレス孔H1、H2を確実かつ効率的に打ち抜き加工することができる。
【0029】
図2は、前述したように先端を斜めに加工したピン状のパンチ11によって板状基材Bに円形のプレス孔H1を打ち抜き加工した際の概念を示したものであり、図3は、先端が板状基材B表面と平行な従来のパンチ11aによって同じく板状基材Bに円形のプレス孔H1を打ち抜き加工した際の概念を示したものである。
先ず、図3に示すように先端が板状基材B表面と平行なパンチ11aによってその板状基材Bにプレス孔H1を打ち抜き加工した場合、板状基材Bの表面からその板厚の約1/3付近の深さまではそのパンチ11aのエッジ部分によってその板状基材Bがせん断されるように打ち抜かれることになる(同図a)が、さらにそのパンチ11aが進行するとそのプレス圧によってその板厚の残り部分が一気に破断してプレス孔H1が打ち抜かれることになる。
【0030】
そして、このような従来方法によって形成されたプレス孔H1の断面(孔内面)の場合は、そのせん断面部分はその部分の樹脂やガラス繊維などが切削されるようになるため比較的滑らかで凹凸も少ないが、その下部の破断面部分はその表面のガラス繊維が毛羽立って凹凸となっている。
従って、その凹凸断面部分から基材材料のエポキシ樹脂やガラス繊維がボロボロと剥離して脱落し、これが基材屑となって基板表面や他の部分に付着して前述したような不都合を招くことになる。
これは、前述したようにガラスエポキシ銅張積層板の場合は、そのプレス孔H1部分全体に大きなプレス圧が一気に加わり、これに耐え切れなくなった時点でガラスエポキシ銅張積層板内のガラス繊維が強引に引き千切られるように破断することに起因するものであると考える。
【0031】
これに対し、本発明方法では、図2に示すように先端を斜めに加工したピン状のパンチ11によって板状基材Bに断面円形のプレス孔H1を打ち抜き加工するようにしたため、プレス時に板状基材Bにかかるパンチ11のプレス圧が点または線状に集中して加わることでせん断深さが深いプレス孔Hを打ち抜き加工することができる。例えば、従来方法では、前述したようにプレス孔H断面のせん断深さはその板厚の1/3にも満たず、その殆どは破断部分となるのに対し、本発明方法ではプレス孔H断面のせん断深さはその板厚の約2/3にも達し、破断部分よりも多くなる。
【0032】
これによって、プレス孔H断面における破断部分が従来方法に比べて大幅に減少するため、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいはその発生量を大幅に減少することができる。
また、図4に示すように、スリット状のプレス孔H2を形成するためにその先端を斜めに加工した横長短冊形状をしたパンチ12を用いた場合も図5に示すように、そのプレス孔H2のプレス時に板状基材Bにかかるパンチ12のプレス圧が点または線状に集中しながら徐々にその長手方向に連続して加わることでその板厚に対するせん断深さが深いスリット状のプレス孔H2を打ち抜き加工することができる。
【0033】
ここで、このようなスリット状のプレス孔H2を形成するための横長短冊形状をしたパンチ12を用いる場合には、図4に示すようにそのパンチ12の長さbは「100mm」以下が望ましく、またそのパンチ12の先端の高低差aは、板状基材Bの板厚cの2倍以上であることが望ましい。
すなわち、パンチ12の長さbが「100mm」を超えたものを実際に用いて実験した結果、現在多くのメーカーなどで採用されているプリント基板用のガラスエポキシ銅張積層板では破断部分が多くなってしまったからであり、また、パンチ12の先端の高低差aが板状基材Bの板厚cの2倍未満であると、せん断深さが浅くなって残りの破断部分が多くなってしまい、従来のパンチ12との差がなくなってしまうからである。
【0034】
そのため、長さが100mmを超えるスリット状のプレス孔を打ち抜き加工するときは、その長さが100mm以下でかつその先端の高低差が前記板状基材の板厚の2倍以上である短冊形状の打ち抜き用パンチ12を、例えば図6(a)および(b)に示すように、その長手方向に2つ以上組み合わせて用いれば、長距離のスリット状のプレス孔にも的確に対応することができる。
【0035】
但し、パンチ12の先端の高低差aが大きすぎるとパンチ12(金型)のストロークが長くなって汎用のプレス機などを用いることが難しくなることから、その先端の高低差aは「3.0mm」を超えないことが望ましい。
また、そのスリット状のプレス孔がカーブしていたり、直角に屈曲していてもその短冊状のパンチ12をそれに倣って曲げ加工し、その先端を前記のように斜めに加工しておけば、同様の作用・効果を得ることができる。
【0036】
また、図4に示すように、前記短冊形状をした打ち抜き用パンチ12でスリット状のプレス孔Hを打ち抜き加工した場合、そのプレス孔Hの打ち抜き加工始点にプレス圧が一気に集中してその部分にクラックや層間剥がれなどが発生することがある。
そのため、このような不都合が発生するおそれがある場合には、図4に示すようにそのスリット状プレス孔H2の両端またはそのパンチ12の先端が最初に接触する側の端部に、予め所定径の下孔c1,c2を加工しておくようにすれば、そのプレス孔H2の端部に加わるプレス荷重の応力集中が緩和されて、その部分のクラックや層間剥がれなどの不都合を確実に防止することができる。
【0037】
図10(a)は、このようにその先端がプリント基板に対して平行な従来の短冊状パンチ12でスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の断面を示す顕微鏡写真図、図10(b)はそのプレス孔の打ち抜き下面側から見た顕微鏡写真図であり、図11(a)は、本発明方法でスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の断面を示す顕微鏡写真図、図11(b)は同じくその顕微鏡写真図である。
【0038】
図10(a)に示すように、従来方法ではそのプレス孔H断面が破断によって千切られて毛羽だったガラス繊維がその断面を覆うように倒れ込んでその断面構造がよく分からないが、本発明方法では図11(a)に示すように、そのプレス孔H断面の殆どがせん断面となっていてガラス繊維が殆ど毛羽だっておらず、プリント基板Bの基材本来のきれいな多層構造を示している。
【0039】
また、図10(b)に示すように、従来方法ではそのプレス孔H断面の凹凸が激しく、そのガラス繊維の一部が大きく突き出した状態となっているが、本発明方法では図11(b)に示すように、そのプレス孔H断面の凹凸が小さく、そのガラス繊維の一部が大きく突き出すようなことがなかった。
なお、金型作成時のパンチ12と下型30のダイプレート31とのクリアランスは、20μm以下(片側10μm以下)とすることが望ましく、また、パンチ12の側面は、打ち抜き加工時の板状基材Bとの抵抗を少なくするために予め鏡面上に研磨しておくことが望ましい。
また、本実施例は、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項1〜4および請求項10〜12の発明に対応するものである。
【0040】
(実施例2)
次に、本発明の金型100を用いたプレス打ち抜き加工方法の第2の実施例を図7および図13〜図15の添付図面を主に参照しながら説明する。
本実施例は、前述したような特殊なパンチ11,12を備えた金型100を用いてプレス孔Hの打ち抜き加工をするに際して、そのパンチ11,12の動き(ストロークモーション)を従来と異ならしめるようにしたものであり、これによってその断面がより滑らかなプレス孔Hを確実かつ効率的に打ち抜き加工できるようにしたものである。
図7(a)は、従来の金型のパンチの動き(上死点→下死点→上死点)を示したものであり、ほぼ一定の速度で打ち抜き加工(モーション1:クランクモーション)を行っている。
【0041】
これに対して図7(b)〜(d)は、本実施例に係る金型のパンチの動き(上死点→下死点→上死点)を示したものであり、図7(b)は、打ち抜き時のみその速度を通常よりも遅くする加工する方法(モーション2:ソフトモーション)、図7(c)は、下死点に至った後、2〜3回程度上下運動させて加工する方法(モーション3:コイニングモーション)、図7(d)は、打ち抜き時に上下振動を与えて加工する方法(パルスモーション)であり、このような動きを組み合わせることで前記実施例1よりもさらにそのプレス孔H断面が滑らかで基材屑の少ないプレス打ち抜き加工を行うことが可能となる。
【0042】
そして、図13(a)、図14(a)、図15(a)は、それぞれこの図7(b)〜(d)の各打ち抜き加工方法(モーション2〜4)によってスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔Hの断面を示した顕微鏡写真図、図13(b)、図14(b)、図15(b)はそれぞれそのプレス孔の打ち抜き下面側から見た顕微鏡写真図である。
【0043】
これら各図からも分かるように、本実施例に係る打ち抜き加工方法を用いれば、前記実施例1よりもさらにそのプレス孔H断面の凹凸が少なくなって滑らかとなっており、さらに基材屑の少ないプレス打ち抜き加工を行うことが可能となる。
なお、本実施例は、前記実施例1の加工方法と共に行うことでより顕著な作用・効果を得ることができるが、そのまま従来方法に適用しても同様な作用・効果が期待できる。
また、本実施例は、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項5および請求項6の発明に対応するものである。
【0044】
(実施例3)
次に、本発明の金型100を用いたプレス打ち抜き加工方法の第2の実施例を図8および図9の添付図面を主に参照しながら説明する。
本実施例は、図8(a)に示すように、前記実施例1および2で打ち抜き加工(1次プレス)されたプリント基板Bに対してその後にその打ち抜き加工用パンチ12と相似形でかつその打ち抜き加工用パンチ12よりもやや幅広のシェービング用パンチ12bを用いてそのプレス孔Hの打ち抜き加工断面をその反対面側からシェービング加工(2次プレス)してその表層部を所定の厚さで切削除去するようにしたものである。
【0045】
すなわち、従来のシェービング加工は、図8(b)に示すように、抜き打ち加工方向と同じ方向からシェービング加工を行っていたため、ガラス繊維の毛羽が残っていたりして必ずしも良好な加工断面を得ることができなかったが、本実施例に係るシェービング加工は、この前記実施例1および2で打ち抜き加工(1次プレス)されたプリント基板Bを反転し、そのプレス孔Hの反対面側から、そのプレス孔H断面に倒れ込んで残ったガラス繊維に逆らうようにシェービング加工(2次プレス)してその毛羽立ち部分を切削除去するようにしたものである。
【0046】
これによって、前記実施例1および2で打ち抜き加工されたプレス孔H断面に倒れ込んで残ったガラス繊維が確実に切削除去されるようになるため、そのプレス孔H断面がより滑らかになり、その加工後の加工断面からの基材屑の発生を防止、あるいは基材屑の発生をさらに大幅に減少することができる。さらに、前記実施例1および2で良好な加工断面が得られることでこのシェービング加工時の切削厚さを薄くすることができるため、よりせん断性が向上して良好な加工断面を得ることができる。
そして、このようなシェービング加工で用いるシェービング用パンチ12aとしては、先端が平面な通常のシェービング用パンチをそのまま用いても良いが、図8(a)に示すように打ち抜き用パンチ12と同様にその先端をそのプリント基板B表面に対して斜めに加工したものを用いればより滑らかな断面加工を行うことができる。
【0047】
図12(a)は、本実施例に係るシェービング加工を施したプレス孔の断面を示す顕微鏡写真図、図12(b)はそのプレス孔の打ち抜き下面側から見た顕微鏡写真図であり、同図からも明らかなように、従来方法は勿論、図11、図13〜図15に示した前記実施例1および2に比べてもそのプレス孔H断面は基材Bのカラス繊維の層がはっきりと現れており、滑らかな断面となっている。また、図12(b)に示すようにそのプレス孔断面のエッジ部には、欠けや凹凸などが殆どなくルーター加工なみのきれいなエッジ部が形成されていることが分かる。
【0048】
なお、本実施例は、前記課題を解決するための手段の欄に記載した請求項7〜9の発明に対応するものである。
そして、図9はこれら本発明方法に係る各実施例1〜3および従来方法を用いて実際にプレス打ち抜き加工されたプリント基板(ガラスエポキシ銅張積層板)からの基材屑の発生量を測定した結果を示したものである。
なお、この実験では、いずれの実施例(従来方法を含む)においても形成されるプレス孔の数および形状は同じであり、また、いずれのプリント基板も住友ベークライト株式会社製のガラスエポキシ銅張積層板(FR−4)を用いて行った。また、実験方法としては、硬質のテーブル上に各試料を10cm程度の高さから垂直に落下させて、そのテーブル上に落下して目視可能な基材屑の数を目視にて計測した。また、試料ごとのバラツキを回避するために、それぞれの実施例(従来方法を含む)ごとに3枚の試料を用意し、それぞれの試料から発生した基材屑の合計を比較した。
【0049】
この結果、図9からも分かるように従来方法に係る試料の場合、発生した基材屑の合計は「18」個と多かったのに対し、本発明方法に係る実施例1では、発生した基材屑の合計は「14」個であり、従来方法に比べてその基材屑の数が明らかに少なくなった。
また、本発明方法に係る実施例2では、発生した基材屑の合計は「8」〜「10」個であり、従来方法に比べてその基材屑の数が大幅に少なかった。
さらに、本発明方法に係る実施例3では、発生した基材屑の合計は「7」個であり、従来方法は勿論、本発明方法に係る実施例1および2よりもその基材屑の数が少なく、前述したような基材屑による不都合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明に係るプレス打ち抜き加工用金型100の実施の一形態を示す側面図である。
【図2】本発明の実施例1に係るピン状のパンチによって板状基材に円形のプレス孔を打ち抜き加工した際の概念図である。
【図3】従来のパンチによって同じく板状基材に円形のプレス孔を打ち抜き加工した際の概念を示したものである。
【図4】スリット状のプレス孔を形成するために本発明に係る短冊形状をしたパンチを示す説明図である。
【図5】本発明に係る短冊形状をしたパンチによる打ち抜き加工方法を示す説明図である。
【図6】本発明に係る短冊形状をしたパンチを組み合わせた状態を示す説明図である。
【図7】本発明の実施例2に係るパンチの動きを示す図である。
【図8】本発明の実施例3に係るシェービング加工を示す図である。
【図9】本発明方法に係る実施例1〜3および従来方法で実際にプレス打ち抜き加工されたプリント基板からの基材屑の発生量を測定した結果を示す表図である。
【図10】従来の短冊状パンチでスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図11】本発明の実施例1に係る短冊状パンチでスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図12】本発明の実施例3に係る短冊状パンチでスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図13】本発明の実施例2に係る打ち抜き方法(モーション3)でスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図14】本発明の実施例2に係る打ち抜き方法(モーション2)でスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図15】本発明の実施例2に係る打ち抜き方法(モーション4)でスリット状のプレス孔を打ち抜いた際のそのプレス孔の状態を示す顕微鏡写真図である。
【図16】1つの板状基材から複数のプリント基板を加工するまでの工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【0051】
100…プレス打ち抜き加工用金型
10…上型
11…打ち抜き加工用パンチ(ピン形状)
11b…シェービング加工用パンチ
12…打ち抜き加工用パンチ(短冊形状)
30…下型
c1,c2…下孔
B…板状基材(プリント基板)
H…プレス孔
【出願人】 【識別番号】594176235
【氏名又は名称】オーミハイテク株式会社
【出願日】 平成18年9月4日(2006.9.4)
【代理人】 【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也

【識別番号】100075579
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 嘉昭

【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 秀▲てつ▼


【公開番号】 特開2008−55587(P2008−55587A)
【公開日】 平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願番号】 特願2006−238956(P2006−238956)