高硬度複合材の超高速微細穴ドリル加工法に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650137
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 松原 十三生 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (20026032)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬淵 英二 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (80024264) ; 中村 隆 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (40135314)
• Keywords: 超高速加工 / ドリル加工 / 微細穴 / プリント基板 / オイルミスト / ハイスドリル / 超硬ドリル / ステップフィード

Research Abstract

昨年度において高速エヤースピンドル及びサーボ式精密X-Yテーブルを用いた超高速微細ドリル加工装置を製作したが、本年度はそれを用いてガラスエポキシプリント基板を用いて種々の条件かで実際に微細穴ドリル加工を行った。実験では、最初に直径40μmから100μmのハイスドリルを用いたドライカットと切削油を用いた場合の穴開け性能に対するドリル回転数、送り速度、ステップフィード等の影響について比較検討した。その結果、ドリル回転速度を大きくし、一回転当たりの送り速度を2μm程度にすることにより、プリント基板に100μm以下の微細穴を能率良く加工できることを示した。また、ステップフィートの有効性も確認できた。さらに、切削油の工具寿命に及ぼす影響について実験解析した。その結果、切削油の切削力に及ぼす影響は極めて大きいことが明らかとなった。一般に微細ドリルの折損は主に穴明けトルクが関係するが、切削液はスラストの低下には効果が少なく、トルクの低減に著しい効果があることがわかり、工具寿命の増加に対する有効性を明らかに出来た。さらに、切削油供給方式をオイルミスト方式に代えて穴明け加工を行ったところ、ミスト潤滑の方がトルクが小さく、良好な穴明け性能が得られることがわかった。その場合、オイルの供給量に最適値があることも明らかになった。次に、超硬ドリルとハイスドリルのガラスエポキシプリント基板穴明け性能の比較を行った。その結果、超硬の工具寿命がハイスドリルに比べ著しく長いことが判明した。加工穴のSEM写真から、摩耗工具はスラスト、トルクの増加だけでなく、貫通穴のバリの発生を助長することが明らかとなり、その意味で超硬ドリルを用いてオイルミスト方式を採用することによりガラスエポキシプリント基板に100μm以下の良好な微細穴を能率良く加工出来ることが明らかとなり、その際の最適加工条件について有効な情報が得られた。これらの研究成果は別紙記載の通り、精密工学会及び中国で開催された国際会議(ICPCG'98)等において3編の論文として発表された。

Research Products

• [Publications] 松原十三生、中村隆、糸魚川文広、馬淵英二: "IC基板の高速微細穴ドリル加工" 1998年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 271-271 (1998)
• [Publications] Tomio MATSUBARA,Takashi NAKAMURA,Fumihiro ITOIGAWA,Eiji MABUCHI,Toshiaki MURAKAMI,Hiroya INAYAMA: "Effect of cutting fluid on ultra high speed micro drilling" Proceedings of the Fourth International Conference on Progress of Cutting and Grinding in CHINA. 217-222 (1998)
• [Publications] 根来晋一、松原十三生、中村隆、糸魚川文広、馬淵英二: "超硬ドリルを用いた微細穴加工に関する研究" 1999年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. (発表予定). (1999)