JP2648934B2 - プリント基板加工用の小径ドリル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、３枚重ねのプリント基板をステップドリリ
ングによって穴あけ加工するプリント基板加工用の小径
ドリルに関する。

（従来の技術） 従来、プリント基板における３枚重ねの穴あけ加工
は、最上部の基板上にAlの当て板を置き、次いで小径ド
リルに軸方向送りおよび回転を与えていわゆる一発加工
で当て板とともにプリント基板を穴あけ加工する方法が
採用されている（例えば特開昭62−271612号公報、特開
昭63−11207号公報等参照）。

一方、小径ドリルの形状面では、例えば実開昭62−17
081号公報には、芯厚比Ｗを0.15D〜0.3Dに設定するこ
と、実開昭62−147415号公報には芯厚テーパ量を3.5/10
0に設定すること、特開昭61−50706号公報には、ねじれ
角を26゜以上に設定することなどがそれぞれ個別に開示
されている。

また、最近の穴あけ加工法では、プリント基板の高密
度化および高多層化に対処するために、ステップドリリ
ングによる加工法が提案され、その穴あけ能率の向上か
ら注目されるようになってきている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このステップドリリングの加工法を適
用して汎用性のある従来形式のアンダーカットタイプの
小径ドリルで３枚重ねのプリント基板を穴あけ加工する
と、切屑づまりが発生してステップドリリングの特徴を
活かせないという問題点があった。

これに対し、本発明者等は、アンダーカットタイプの
小径ドリルの工具形状を改善することによって剛性を落
さずにしかも切屑排出性を良好にすることが可能である
ことを知見した。このようなことから、本発明では、最
適形状のアンダーカットタイプの小径ドリルを提供する
ことによって、ステップドリリングの加工法を適用した
３枚重ねのプリント基板が穴あけできるようになったも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、３枚重ね
のプリント基板をステップドリリングによって穴あけ加
工するアンダーカットタイプのプリント基板加工用の小
径ドリルにおいて、芯厚比、溝幅比、芯厚テーパ、ねじ
れ角および先端角が最適形状になるようにしたものであ
る。

すなわち、ステップドリリングでは、３〜４回のステ
ップフィードを行なうことから、その引上げ時に切屑排
出が行なえるため、アンダーカットタイプの先端切刃部
分が適用されるものである。また、ドリルの形状面で
は、芯厚比（芯厚／刃先直径）については、0.15〜0.2
5,溝幅比（溝／ランド）については、1.4〜1.7,芯厚テ
ーパについては、0.03〜0.04とし、またねじれ角につい
ては、27゜〜33゜，先端角については、125゜〜135゜に
設定されているものである。これらの数値限定は、特に
ステップドリリングにおいて剛性が高く、切屑排出性が
よいという相反する条件を満たすことを配慮したもので
ある。

（作用） 本発明のプリント基板加工用の小径ドリルは、３枚重
ねのプリント基板をステップドリリングによって穴あけ
加工するものである。

したがって、小径ドリルの引上げ時には、これに伴っ
て切屑が外部に排出されるものである。このため、従来
品に比べて、高速回転および高送りが可能となるもので
ある。

また、本発明の小径ドリルでは、芯厚等最適形状を設
定して専用化したことにより、従来品に比較して穴位置
精度も向上するように作用する。

（実施例） 以下、本発明プリント基板加工用の小径ドリルにおけ
る一実施例について説明する。

第１図乃至第３図において、（１）は、ドリル本体
（２）およびシャンク部分（３）からなるプリント基板
加工用の小径ドリルであり、例えばM20相当材種の超硬
合金からなる。そして、この小径ドリル（１）は、後述
するように刃先部分（５）がアンダーカットタイプのも
ので、刃先直径Ｄでいえば通常φ0.6mm以下のものに適
用され、第４図でみられるように３枚重ねのプリント基
板（10a）（10b）（10c）を当て板（11）とともに３〜
４回のステップフィードによって穴加工する。したがっ
て、この場合、ねじれ溝（４）の溝長さL₂は、プリント
基板（10a）（10b）（10c）、当て板（11）および捨て
板（12）の厚さに基づいて設定される。なお、溝長さL₂
については、L₂＝6.1〜6.5mmの範囲が適しており、本実
施例では、L₂＝6.3mmに設定した。L₂の設定範囲は、プ
リント基板（10a）（10b）（10c）の一般的厚さ1.6mmの
３倍（３枚重ね）と貫通代0.3〜0.5mm,当て板（11）の
厚み0.2〜0.3mmおよび切屑排出として1mmを配慮したも
のである。

しかして、ドリル本体（２）に形成された先端切刃部
分（５）は、刃先径φＤを有するマージン長さL₃がL₃＝
0.4mm程度で、それ以後ではネック径φｄを有するアン
ダーカットタイプのものに適用される。したがって、前
述したステップフィードの引き上げによって切屑排出が
行われるが、芯厚比、溝幅比、芯厚テーパ、ねじれ角お
よび先端角が最適範囲で設定されているため、このステ
ップフィードが可能になっている。そして、先端切刃部
分（５）には、先端切刃角αによって一対の先端切刃稜
（６）が形成される。この場合、先端切刃角αは、α＝
125゜〜135゜の範囲内で設定される。これは、先端切刃
角αが125゜未満では、第５図に示されるように被加工
物に含まれるガラス繊維によってドリル先端部が曲がり
やすいため、これに伴って穴位置精度が悪くなることか
ら除外したものである。また、先端切刃角αが135゜を
こえるとスラスト力の増加により、加工中の折損の確率
が高くなり実用的でない。したがって、先端切刃角αに
ついては、125゜〜135゜の範囲が最適となる。

また、ドリル本体（２）の軸方向には、ねじれ溝
（４）が形成されるが、このねじれ溝（４）のねじれ角
θは、θ＝27゜〜33゜の範囲内で設定される。この場
合、ねじれ角θは、切屑の排出性およびドリル曲げ剛性
の相関関係によるため、両者の関係を考慮して設定した
ものである。

すなわち、ねじれ角θと切屑排出性との関係は、第１
表のような関係にあり、一般的には、ねじれ角θが小さ
くなると切屑排出性が悪くなる。そして、切屑排出性と
の関係においては、ねじれ角θは35゜前後が最適で、ス
テップ加工では全体的に切屑排出性が改善される。

なお、第１表は、ドリル径：φ0.4mmで、試験条件
は、回転数＝75,000rpm,送り＝0.03mm/revとし、加工基
板は、ガラス−エポキシ銅張積層板（４層）1.6mm厚さ
で３枚重ねしたものである。

これに対し、ねじれ角θと穴位置精度との関係は、第
６図に示されるように、ねじれ角θが25゜以上で徐々に
ねじれ角の増加とともに穴位置精度が低下し、35゜以上
では性能目標である最大ばらつきで75μをこえる。した
がって、ねじれ角θは、θ＝27゜〜33゜の範囲を選択し
た。

さらに、本発明の小径ドリル（１）では、刃先径φＤ
およびネック径φｄを有するアンダーカットタイプの刃
形の標準断面形状に対し、芯厚比（芯厚／刃先直径）、
溝幅比（溝／ランド）および芯厚テーパを改善すること
により、ステップドリリングに好適するようにした。

すなわち、本発明の小径ドリル（１）では、芯厚比に
ついては、0.15≦W/D≦0.25,溝幅比については、1.4≦F
/L≦1.7,芯厚テーパについては、0.03≦Wt≦0.04の範囲
内で設定した。

芯厚比と溝幅比は、ドリルの軸直角断面の形状を決め
る最も重要な因子で、芯厚比を小さくすればドリル剛性
が大きくなる。これを実際に計算した結果が第７図であ
る。第７図で横軸は、ドリルの断面積を丸棒のときと比
べた比率で表わした断面積比で、縦軸は、ドリル軸の直
角断面で最も弱い方向の断面二次モーメントを示してい
る。これから明らかなように同一断面積では、芯厚比よ
り溝幅比の影響が大きいことがわかる。また、一般的に
芯厚比を大きくすることは、同時に芯厚やヂゼル刃が大
きくなるため、スラスト力が増加し、ドリルの加工開始
での喰い付き性が悪くなる。ドリル剛性は、芯厚比を大
きく、溝幅比を小さくすること、つまり丸棒に近くなる
ほど大きくなり、穴位置精度が良くなるが、逆に切屑を
排出するためのねじれ溝（４）が狭くなり、切屑が排出
しずらくなるか、場合によっては、切屑づまりのためド
リルが折損することがある。

しかして、これらの因子を実際に穴あけ加工して、切
屑排出性で比較した検討結果を以下に説明する。

まず、第８図に示されるように、溝幅比1.4未満およ
び芯厚比0.25をこえる領域では、切屑の排出性が悪くな
る。また、切屑排出性の良好な領域においても、溝幅比
が1.7をこえ、芯厚比が0.15未満になるとドリル剛性が
低下し、ドリルの曲りによる穴位置精度の低下やドリル
の折損がみられるようになる。したがって、本発明にお
けるプリント基板加工用の小径ドリル（１）では、芯厚
比については、0.15≦W/D≦0.25,溝幅比については、1.
4≦F/L≦1.7の範囲内をそれぞれ選択した。

また、芯厚テーパについては、0.03未満では断面係数
が小さくなるため強度不足となり、0.04をこえると切屑
の排出性が悪くなるので除外した。

このようにして構成された本発明のプリント基板加工
用の小径ドリル（１）は、例えば次表のような形状・寸
法で設定される。なお、この場合、溝幅比については、
F/L≦1.5〜1.6,芯厚テーパについては、Wt≦0.035/lに
設定した。

次に、本発明品および従来品におけるステップドリリ
ングによる穴あけ例について説明する。

本発明の工具仕様は、前述した第２表におけるドリル
径Ｄ＝φ0.4mmのアンダーカットタイプのものであり、
切削条件は、回転数＝70,000rpm,送り＝2.1m/minとし
て、３回のステップフィードに設定した。また、被加工
物は、第４図にみられるように３枚重ねのプリント基板
（10a）（10b）（10c）であり、当て板（11）を0.15mm
厚さのAl板とした。

この結果、本発明品は、ヒット数4,000時点における
穴位置精度については、第９図にみられるように100μ
の範囲内に入り、また最大ずれも84μで小さかった。な
お、この場合のサンプリング数は50点としたものであ
る。これに対し、アンダーカットタイプでない従来品
は、第10図にみられるように、100μを外れるものがあ
って穴位置精度が悪く、また最大ずれも131μと大きか
った。なお、この場合における従来品の工具仕様は、芯
厚比＝0.175、溝幅比＝1.8、芯厚テーパWt＝0.02/l,ね
じれ角＝30゜，先端角＝120゜とし、溝長さL₂等につい
ては、本発明品に準じたものである。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように３枚重ねのプリント基
板（10a）（10b）（10c）をステップドリリングによっ
て穴あけ加工する専用のアンダーカットタイプの小径ド
リル（１）を提供したものである。また、このアンダー
カットタイプの小径ドリル（１）は、芯厚比、溝幅比な
どの工具形状を最適範囲に設定したものであるから、剛
性が高くなり、この結果ステップフィードの引上げによ
る切屑排出も良好に行なえるものである。したがって、
第９図でみられるように穴位置精度も高く、穴あけ効率
も向上するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明プリント基板加工用の小径ドリルにお
ける一実施例を示す正面図、第２図は、その拡大側面
図、第３図は、刃先部分を示す一部拡大正面図、第４図
は、穴あけ状況を示す概念的な説明図、第５図は、先端
角αと穴位置精度（標準偏差）との関係を示す説明図、
第６図は、ねじれ角θと穴位置精度（最大ばらつき）と
の関係を示す説明図、第７図は、ドリルの断面形状にお
ける芯厚比および溝幅比の関係を示す説明図、第８図
は、切屑排出性における芯厚比および溝幅比の関係を示
す説明図、第９図は、本発明プリント基板加工用の小径
ドリルにより得られた穴位置精度を示す説明図、第10図
は、従来品により得られた穴位置精度を示す説明図であ
る。 （１）……プリント基板加工用の小径ドリル （２）……ドリル本体、（３）……シャンク部分 （４）……ねじれ溝、（５）……先端切刃部分 （６）……先端切刃稜

フロントページの続き 合議体 審判長 後藤 正彦 審判官 小林 武 審判官 播 博 (56)参考文献 特開 昭61−50706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−48511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−53111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−213910（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−17081（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−147415（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−17（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３枚重ねのプリント基板をステップドリリ
   ングによって穴あけ加工する小径ドリルであって、ドリ
   ル本体には、アンダーカットタイプの先端切刃部分およ
   びねじれ溝をそれぞれ形成するとともに、以下の条件
   （ａ）〜（ｅ）を満たすことを特徴とするプリント基板
   加工用の小径ドリル。 （ａ） 芯厚比（芯厚／刃先直径）が0.15〜0.25である
   こと。 （ｂ） 溝幅比（溝／ランド）が1.4〜1.7であること。 （ｃ） 芯厚テーパが0.03〜0.04であること。 （ｄ） ねじれ溝のねじれ角が27゜〜33゜であること。 （ｅ） 先端角が125゜〜135゜であること。