JP6082500B2 - マイクロドリル - Google Patents

Description

本発明は、マイクロドリルの製造分野に属し、特に、印刷回路基板掘削用のマイクロドリルに関する。

印刷回路基板（ＰＣＢ）技術とその製品が急速に発展するにつれて、超硬ドリルに対する需要が年々増加している。また、新型の超硬ドリルは、絶えず開発されているので、超硬ドリルに対する要求もますます高まっている。ＰＣＢ用超硬ドリル（以下ＰＣＢマイクロドリルと呼ぶ。）は、従来のらせんドリルから派生し、複雑な形を有するらせん溝付きの微細孔加工用工具である。ＰＣＢマイクロドリルは、小さので、光学顕微鏡によってのみ、その先端部の構成をはっきり見ることができる。現在、大部分のＰＣＢメーカーは、ＮＣボール盤によってプリント基板を加工する。ＮＣ穴あけは、プリント基板製造プロセスの重要なプロセスの一環である。超硬ドリルは、穴あけの品質と効率とを決定するキー要因である。

従来のマイクロドリルは、主に、ねじれ角の角度を変えることにより、その上にある２つのらせん溝が互いに重なるように形成される。1つの方法では、ねじれ角の角度を増加させて、２つのらせん溝を互いに重ねる。別の方法では、ねじれ角の角度を減少させて、２つのらせん溝を互いに重ねる。上述した２つのらせん溝は、その互いに重なる箇所まで形成され、或いは、互いに重なり、並行して形成される。上述した両者の主な特徴は、ドリルの先端部又は本体部の中間部にある２つのらせん溝が、互いに重なることである。しかし、上述した両者では、次のような問題がある。即ち、先端部の、先端部に接近する箇所にある２つのらせん溝において、互いに重なる部位のセントロイドは、オフセットされている。従って、ドリルが高速に回転する場合、セントロイドが回転軸線から逸れることにより、先端部の揺れが大きくなる。これが、掘削時の穴位置精度及びドリルの耐折れ性能に大きく影響する。

従来のマイクロドリルは、１つの屑排出溝の位置をオフセットすることにより、切削刃のうち１つを切除して、屑排出溝の間で互いに重ならないように配置する。或いは、屑排出溝のうち１つのねじれ角の角度を変えることにより、その屑排出溝と他の屑排出溝とが互いに重なるように配置する。従って、先端部の２つの溝が互いに重なる箇所に接近する部位のセントロイドが、回転軸線から逸れるという問題を引き起こしやすく、先端部の大きな揺れを招く。本発明の目的は、穴位置精度に影響を及ぼす問題を解決する印刷回路基板掘削用のマイクロドリルを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明では、本体部と、前記本体部の一端に形成されて表面には複数の螺旋状の屑排出溝がぐるぐる回って形成されている先端部と、を含むマイクロドリルを提供する。前記屑排出溝は、長手屑排出溝と、短手屑排出溝と、連通溝と、を含む。前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝とが、互いに離間して配置され、同じねじれ角を有し、前記連通溝により、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝とが連通している。

前記先端部には切削刃が設けられ、前記切削刃は、前記本体部の軸心に対称に形成されている２つの主切削刃と、２つの主刃面と、２つの副刃面と、を含む。マイクロドリルの先端部が、通常のマイクロドリルの先端部のように完全に対称に形成されているので、穴をあける時の先端部の応力バランスを取る。それにより、１つの切削刃を有するマイクロドリルで穴をあける時に、応力バランスが破壊されて径方向の力を受けて、穴位置精度と穴粗さが悪くなることを避けることができる。上述した構造により、切削刃の耐摩性を大幅に向上させることができる。即ち、同じ切削量と切削速度で穴をあける場合、２つの切削刃が１つの切削刃の切削量を担当するので、毎切削刃の送り量を半分にすることができる。従って、マイクロドリルの耐摩性を向上させ、穴粗さをさらに改善させ、加工寿命を延ばすことができる。

前記長手屑排出溝は、前記先端部から前記本体部の末端まで形成されている。

前記短手屑排出溝は、前記本体部の前段に設けられ、前記先端部から前記本体部の前段の末端まで形成されている。

前記短手屑排出溝の長さが、前記長手屑排出溝の長さの７０％以下である。

前記連通溝は、前記短手屑排出溝と前記長手屑排出溝との間のランドから、前記長手屑排出溝を伴って、前記長手屑排出溝の末尾まで形成されている。前記連通溝は、ねじれ角の角度を変えることにより、長手屑排出溝を伴って、長手屑排出溝の末尾まで形成されている。これにより、屑排出溝の幅とランド幅の比例を増加できる。溝幅比は、本体部のある位置の屑排出溝の幅とランド幅との比率である。従って、マイクロドリルの耐折れ性能を向上させることができる。そして、屑排出溝の幅が拡大するので、切りくずは本体部に付着することが困難になる。

一実施形態では、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より大きい。上述した構造において、長手屑排出溝と短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝は、長手屑排出溝と短手屑排出溝とをより緩やかに連通させることができる。

他の実施形態では、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より小さい。上述した構造において、長手屑排出溝と短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝は、長手屑排出溝と短手屑排出溝とをより速く連通させることができる。

前記本体部には、複数の連通溝が設けられている。

更に、各前記連通溝は、連続オフセットするように分布されている。これにより、先端部のセントロイドが軸心から逸れる程度をさらに下げ、更に穴位置精度を向上させることができる。

従来技術に比べて、本発明により提供されるマイクロドリルは、連通溝により、同じねじれ角を有して互いに重ならない長手屑排出溝と短手屑排出溝とを連通させた。それにより、セントロイドが、回転軸線から逸れて先端部が揺れ動くことによる穴位置精度への影響を、確実になくすことができる。そして、連通溝により、屑排出溝の幅が拡大することで、切り屑排出空間が拡大し、放熱性能を向上させることができる。また、連通溝により、ランドの幅が縮小し、ランドと穴内壁との間の摩擦発熱量が小さくなる。更に熱変形により、マイクロドリルが折れることを防ぐ能力を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るマイクロドリルの構成を示す概略斜視図である。 図１に示す実施形態における連通構と短手屑排出溝とが連通している箇所の断面を示す図である。 図１に示す実施形態における連通構と短手屑排出溝と長手屑排出溝とが連通している箇所の断面を示す図である。 図１に示す実施形態における連通構と長手屑排出溝とが連通している箇所の断面を示す図である。 図１に示す実施形態における連通構と長手屑排出溝とが連通している箇所末尾部の断面を示す図である。

本発明に係る目的、技術手段及び利点をより分かりやすくするために、以下、添付図面と実施形態を参照して、本発明についてさらに具体的に説明する。ここで記述される具体的な実施形態は、解釈用に過ぎず、本発明は、これに限定されない。

以下、具体的な添付図面を参照しつつ、本発明に係る具体的な実現方法を詳細に説明する。

従来のマイクロドリルは、１つの屑排出溝の位置をオフセットすることにより、切削刃のうち１つを切除して、屑排出溝の間で互いに重ならないように配置する。或いは、屑排出溝のうち１つのねじれ角の角度を変えることにより、その屑排出溝と他の屑排出溝とが互いに重なるように配置する。これにより、先端部の２つの溝が互いに重なる箇所に接近する部位のセントロイドが、回転軸線から逸れるという問題を引き起こしやすくし、先端部の大きな揺れを招き、穴位置精度に影響を及ぼす。本発明により提供されるマイクロドリルは、連通溝により、同じねじれ角を有して並行する長手屑排出溝と短手屑排出溝とを連通させる。これにより、２つの溝の間の連通を実現する。更に、セントロイドが、回転軸線から逸れないことを確保し、穴位置精度をさらに確保できる。

本発明の実施形態は、２つ以上の刃を含むマイクロドリルに対しても適用可能である。以下、直径が６．５ｍｍより小さく、２つの刃と２つの屑排出溝を含むマイクロドリルを例にして説明する。

図１に示すように、本実施形態におけるマイクロドリルは、本体部２と、本体部２の一端に形成されて表面には複数の螺旋状の屑排出溝がぐるぐる回って形成されている先端部１と、を含む。ただし、複数の屑排出溝は、長手屑排出溝２１と、短手屑排出溝２２と、連通溝２３と、を含む。そして、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とは、互いに離間して配置され、同じねじれ角を有する。また、連通溝２３により、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とは、連通している。

上述したマイクロドリルを採用して、ＰＣＢ板材に掘削加工を施す方法は、以下の特徴を有する。

１）２つの屑排出溝が、同じねじれ角を有し、互いに離間して配置されて随伴する構造を採用する。この構造では、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とが、互いに離間して配置され、随伴して同じねじれ角を有する。これにより、マイクロドリル全体のセントロイドが、回転軸線から逸れないことを確保できる。従って、セントロイドが、回転軸線から逸れて先端部が揺れ動くことによる穴位置精度への影響を、確実になくし、穴位置精度を向上させることができる。

２）連通溝により、長手屑排出溝と短手屑排出溝とが連通する構造を採用する。この構造では、連通溝により、長手屑排出溝と短手屑排出溝との間のランドを切除して、マイクロドリルの屑排出スペースを拡大させ、切りくずを分流させる。これにより、切りくずを早く排出させることができる。従って、切削で生じた熱を放出するのに役立ち、穴あけ用工具面の温度を下げ、先端部を保護する。そして、マイクロドリルの使用寿命を延ばし、使用コストを下げることができる。

本実施形態では、前記先端部１には、切削刃１１が設けられている。ここで、切削刃１１は、２つの主切削刃と、２つの主刃面と、２つの副刃面と、を含む。各主切削刃と各主刃面と各副刃面とは、いずれも本体部２の軸心に対称に分布されている。この先端部の構成は、通常のマイクロドリルと同じである。本実施形態でのマイクロドリルの先端部が、通常のマイクロドリルの先端部のように対称に形成されているので、穴をあける時に先端部１の応力バランスを取ることができる。１つの切削刃を有するマイクロドリルで穴をあける時に、応力バランスが破壊されることにより、径方向の力を受ける。このことによる穴位置精度と穴粗さが悪くなることを避けることができる。このような先端部の構造は、１つの切削刃を有するマイクロドリルにより、切削刃の耐摩性を大幅に向上させることができる。即ち、同じ切削量と切削速度で穴をあける場合、２つの切削刃が１つの切削刃の切削量を担当するので、毎切削刃の送り量を半分にすることができる。従って、マイクロドリルの耐摩性を向上させ、穴粗さをさらに改善させ、加工寿命を延ばすことができる。

前記長手屑排出溝２１は、先端部１から本体部２の末端まで形成されている。前記長手屑排出溝２１のねじれ角は、変化しない。前記短手屑排出溝２２は、本体部２の前端部に設けられ、先端部１から本体部２の前段まで形成されている。ここで、本体部２の前段は、本体部２の前段の尾部である。短手屑排出溝２２のねじれ角も変化しない。そして、長手屑排出溝２１のねじれ角は、短手屑排出溝２２のねじれ角と同じである。両者は、互いに離間して配置されている。短手屑排出溝２２は、長手屑排出溝２１に随伴して、短手屑排出溝２２の末尾まで形成されている。２つの屑排出溝が同じねじれ角を有して互いに随伴するこのような構造により、マイクロドリル全体のセントロイドが、回転軸線から逸れないことを確保することができる。従って、セントロイドが、回転軸線から逸れて、先端部が揺れ動くときの穴位置精度への影響を確実になくす。そして、穴位置精度を向上させ、穴粗さを確保することができる。当然、具体的な状況或いは実際の需求によって、他の実施形態では、短手屑排出溝２２は、本体部２の他の箇所まで形成されてもよい。例えば、本体部２の中段まで形成される。

前記短手屑排出溝２２の長さは、前記長手屑排出溝２１の長さの７０％以下である。このような構造は、穴粗さに対する要求が高い加工領域、又は、切りくずの排出がしにくい加工領域に使うことができる。例えば、ガラス転移温度が低く、切りくずが容易に融解されるので、十分な排出スペースを提供するために２つの屑排出溝で切りくずを排出しなければならない加工領域、或いは、マイクロドリルの屑排出溝が長いため、ドリルの根部が折れやすい加工領域に使うことができる。当然、具体的な状況或いは実際の需求によって、他の実施形態では、短手屑排出溝２２と連通溝２３とは、他の長さを採用してもよい。

本実施形態では、前記連通溝２３は、前記長手屑排出溝２１と前記短手屑排出溝２２との間のランドから、前記長手屑排出溝２１の末尾まで形成されている。前記連通溝２３が、前記長手屑排出溝２１を伴って、ぐるぐる回って形成されるので、連通溝２３により、短手屑排出溝２２の末尾と長手屑排出溝２１との間のランドが切除される。従って、短手屑排出溝２２と長手屑排出溝２１とは連通される。そして、連通溝２３は、長手屑排出溝２１を伴って、長手屑排出溝２１の末尾までぐるぐる回って形成される。

前記連通溝２３は、ねじれ角の角度を変えることにより、短手屑排出溝２２と長手屑排出溝２１とを連通させる。本実施形態では、連通溝２３は、長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より、大きいねじれ角を採用する。具体的には、即ち、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角は、長手屑排出溝２１のねじれ角および短手屑排出溝２２のねじれ角より大きい。これにより、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とをより緩やかに連通させることができる。当然、実際の状況によって、他の実施形態では、連通溝２３は、長手屑排出溝２１のねじれ角および短手屑排出溝２２のねじれ角より、小さいねじれ角を採用してもよい。即ち、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２の末尾との間のランドにある連通溝２３のねじれ角は、長手屑排出溝２１のねじれ角および短手屑排出溝２２のねじれ角より小さい。これにより、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とをより速く連通させることができる。

図２〜図５に示すように、前記連通溝２３が、前記長手屑排出溝２１及び短手屑排出溝２２に連通する過程は以下の通りである。

まず、前記連通溝２３は、短手屑排出溝２２と連通され、長手屑排出溝２１と隔離される。

次に、前記連通溝２３は、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２とに、同時に連通される。

そして、前記連通溝２３は、長手屑排出溝２１と連通され、短手屑排出溝２２と隔離される。ここで、短手屑排出溝２２の形成過程は終了する。

最後に、前記連通溝２３と長手屑排出溝２１とが連通され、互いに随伴して、長手屑排出溝２１の末尾まで形成されている。上述した連通過程は、すべてこれで終了する。

前記連通溝２３は、ねじれ角の角度を変えることにより、短手屑排出溝２２および長手屑排出溝２１と連通し、長手屑排出溝２１を伴って、長手屑排出溝２１の末尾まで形成されている。これにより、溝幅比を減少させることができる。即ち、本体部のある位置の屑排出溝の幅とランド幅の比率を減少させることができる。従って、マイクロドリルの耐折れ性能を向上させることができる。そして、屑排出溝の幅は拡大するので、切りくずは本体部に付着することが困難になる。

前記連通溝２３は、長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２との間のランドに設けられているので、マイクロドリルのランドの幅を縮小させ、ランドと穴内壁との間の摩擦発熱量が小さくなる。従って、穴あけ用工具面の温度を下げ、マイクロドリルの使用寿命を延ばし、使用コストを下げることができる。

本実施形態では、１つの連通溝を採用する。当然、他の実施形態では、実際の状況と需求によって、複数の連通溝２３を採用してもよい。各連通溝は、前記長手屑排出溝２１と短手屑排出溝２２との間のランドに、連続オフセットするように分布される。これにより、上述の１つの連通溝を採用する場合と同じ効果を得るだけではなく、セントロイドが軸心から逸れる程度をさらに下げ、穴位置精度をさらに向上させることができる。

上記は、本発明に係る好ましい実施形態に過ぎず、本発明は、これに限定されない。本発明の精神と要旨を逸脱しない範囲での修正、等価の変更及び改良などは、いずれも本発明の範囲に含まれる。
[付記１]
本体部と、前記本体部の一端に形成されて表面には複数の螺旋状の屑排出溝がぐるぐる回って形成されている先端部と、を含むマイクロドリルにおいて、
前記屑排出溝は、長手屑排出溝と、短手屑排出溝と、連通溝と、を含み、
前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝とが、互いに離間して配置され、同じねじれ角を有し、
前記連通溝により、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝とが連通している、
ことを特徴とするマイクロドリル。
[付記２]
前記先端部には切削刃が設けられ、
前記切削刃は、前記本体部の軸心に対称に形成されている２つの主切削刃と、２つの主刃面と、２つの副刃面と、を含む、
ことを特徴とする付記１に記載のマイクロドリル。
[付記３]
前記長手屑排出溝は、前記先端部から前記本体部の末端まで形成されている、
ことを特徴とする付記２に記載のマイクロドリル。
[付記４]
前記短手屑排出溝は、前記本体部の前段に設けられ、前記先端部から前記本体部の前段の末端まで形成されている、
ことを特徴とする付記３に記載のマイクロドリル。
[付記５]
前記短手屑排出溝の長さが、前記長手屑排出溝の長さの７０％以下である、
ことを特徴とする付記４に記載のマイクロドリル。
[付記６]
前記連通溝は、前記短手屑排出溝と前記長手屑排出溝との間のランドから、前記長手屑排出溝を伴って、前記長手屑排出溝の末尾まで形成されている、
ことを特徴とする付記１に記載のマイクロドリル。
[付記７]
前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より大きい、
ことを特徴とする付記６に記載のマイクロドリル。
[付記８]
前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より小さい、
ことを特徴とする付記６に記載のマイクロドリル。
[付記９]
前記本体部には、１つまたは複数の前記連通溝が設けられている、
ことを特徴とする付記１に記載のマイクロドリル。
[付記１０]
各前記連通溝は、連続オフセットするように分布されている、
ことを特徴とする付記９に記載のマイクロドリル。

Claims (8)

1. 本体部と、前記本体部の一端に形成されて表面には複数の螺旋状の屑排出溝がぐるぐる回って形成されている先端部と、を含むマイクロドリルにおいて、
   前記屑排出溝は、長手屑排出溝と、短手屑排出溝と、複数の連通溝と、を含み、
   前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝とが、互いに離間して配置され、同じねじれ角を有し、
   前記複数の連通溝は、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝との間のランドに形成され、前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝を連通させ、
   各前記連通溝は、前記ランドにおいて連続して、傾けられて配置された、
   ことを特徴とするマイクロドリル。
2. 前記先端部には切削刃が設けられ、
   前記切削刃は、前記本体部の軸心に対称に形成されている２つの主切削刃と、２つの主刃面と、２つの副刃面と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロドリル。
3. 前記長手屑排出溝は、前記先端部から前記本体部の末端まで形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロドリル。
4. 前記短手屑排出溝は、前記本体部の前段に設けられ、前記先端部から前記本体部の前段の末端まで形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロドリル。
5. 前記短手屑排出溝の長さが、前記長手屑排出溝の長さの７０％以下であること、
   を特徴とする請求項４に記載のマイクロドリル。
6. 前記連通溝は、前記短手屑排出溝と前記長手屑排出溝との間のランドから、前記長手屑排出溝を伴って、前記長手屑排出溝の末尾まで形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロドリル。
7. 前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より大きい、
   ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロドリル。
8. 前記長手屑排出溝と前記短手屑排出溝の末尾との間のランドにある連通溝のねじれ角が、前記長手屑排出溝のねじれ角および前記短手屑排出溝のねじれ角より小さい、
   ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロドリル。

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