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Dokumentenidentifikation DE69724503T2 05.08.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000804055
Titel Eintrittsplatte zum Bohren von kleinen Löchern, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verfahren zum Bohren von kleinen Löchern durch eine Leiterplatte unter Verwendung dieser Eintrittsplatte
Anmelder Showa Denko Packaging Co., Isehara, Kanagawa, JP
Erfinder Washio, Yasushi, Sakaishi, Osaka, JP;
Miyano, Koji, Sakaishi, Osaka, JP;
Fukada, Akio, Sakaishi, Osaka, JP
Vertreter Paul und Kollegen, 41460 Neuss
DE-Aktenzeichen 69724503
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.02.1997
EP-Aktenzeichen 971019609
EP-Offenlegungsdatum 29.10.1997
EP date of grant 03.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.08.2004
IPC-Hauptklasse H05K 3/00
IPC-Nebenklasse B23B 35/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher, die beispielsweise einen Durchmesser von 0,1 bis 2,0 mm haben können, durch einen Gegenstand, der hohe Genauigkeit benötigt, wie beispielsweise eine gedruckte Schaltung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und ein Verfahren zur Herstellung von dieser.

Elektronische Techniken sind in verschiedenen Bereichen weit verbreitet, die nicht nur die Elektrotechnik oder Kommunikationsbereiche wie Telefone, Fernseher, Computer (inklusive PCs) sowie Beleuchtungs- und Steuereinrichtungen, welche in verschiedenen Bereichen der herstellenden Industrie eingesetzt werden, umfassen, sondern auch in anderen Bereichen wie dem die Automobilbau, elektronischen Bürozulieferern, Kameras, Spielzeugen und dergleichen eingesetzt werden. Gleichzeitig haben die Techniken hohe Funktionalität und hohe Genauigkeiten gefordert. Im Bereich gedruckter Schaltungen wurden die auf der Schaltplatte gebildeten Schaltbilder schnell immer kleiner und wurde die Dichte und die Vielschichtigkeit immer höher. Dadurch wurde die Größe jedes Schaltbilds und der Abstand zwischen ihnen enger. Besonders bei den gedruckten Schaltungen mit Durchgangslöchern wurden die Löcher bezüglich ihres Durchmessers kleiner, und die Anzahl an Löchern wurde größer. Weiterhin forderte die Position der Löcher hohe Genauigkeit.

Beim Bohren von Löchern durch eine vielschichtige Schaltung wurden Bohrungen kleiner Löcher mit Durchmessern von 0,3 bis 0,4 mm üblicherweise durchgeführt. Kürzlich wurde das Bohren viel kleinerer Löcher mit Durchmessern von 0,1 bis 0,3 mm praktisch durchgeführt, und solche Anforderungen, wie das Bohren kleiner Löcher und die Steigerung der Anzahl an Löchern mit größerer Genauigkeit bezüglich der Bohrposition, werden weiterhin gefordert werden.

Beim Bohren solcher kleinen Löcher, wie in 4 gezeigt, war es bekannt, daß das Aufbringen einer Eintrittsplatte 1 auf eine gedruckte Schaltung 5 eine einfache Einführung eines Bohrers 8 ermöglicht, was umgekehrt die Genauigkeit der Bohrposition eines Lochs 9, welches auf der gedruckten Schaltung 5 gebohrt ist, verbessert und auch das Bohren von Löchern ohne Gratbildung oder ähnliches um die Löcher herum ermöglicht. Verschiedene Vorschläge bezüglich solcher Eintrittsplatten wurden gemacht.

Die japanische Patentveröffentlichgung 61-61921 (hiernach JP 61-61921 genannt) offenbart ein Verfahren zum Durchbohren einer gedruckten Schaltung mittels einer Eintrittsplatte. Die Eintrittsplatte umfaßt eine Basisplatte aus Zellstoff und Glasfaser und Aluminiumfolien oder ähnliches und deckt beide Oberflächen der Basisplatte ab. Die japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift SHO 62-214000 (hiernach JP 62-214000 genannt) offenbart ein Verfahren zum Bohren von gedruckten Schaltungen mittels einer Eintrittsplatte, welche eine Basisplatte aus Aluminiumfolien und Papieren, die beide Oberflächen der Basisplatte abdecken, umfaßt. Die japanische nicht geprüfte Offenlegungsschrift SHO 63-11207 (hiernach JP 63-11207 genannt) offenbart ein Verfahren zum Durchbohren gedruckter Schaltungen durch die Anordnung einer Eintrittsplatte aus einer metallischen Folie auf der gedruckten Schaltung, wobei eine haftende Schicht auf einer Oberfläche der metallischen Folie angeordnet ist.

In dem in der JP 61-61921 offenbarten Verfahren neigt jedoch ein Bohrer dazu, auf der Aluminiumfolie zu rutschen, wenn harte Materialien wie beispielsweise eine JIS (Japanese Industrial Standard) 3003-H19 homogenisierte Aluminiumlegierung als Aluminiumfolie für die Oberflächenschicht einer Eintrittsplatte eingesetzt wird, was zu einer verminderten Positionierungsgenauigkeit für den Bohrer führt. Im Falle des Einsatzes haftender Schichten zur Verbindung der Aluminiumfolien mit der Basisplatte besteht die Eintrittsplatte weiter aus einer fünfschichtigen Struktur, was zu einer Steigerung der Herstellungskosten führt. In der Offenbarung der JP 62-214000 vermindert das eingesetzte Papier die Fähigkeit zur Hitzeresistenz und führt der während des Bohrens entstehende Papierstaub zu Schwierigkeiten bei den folgenden Prozeßschritten wie beispielsweise dem Metallisieren. In dem in der JP 62-11207 offenbarten Verfahren ist es unvermeidbar, daß beim Bohren entstandene Späne auf der adhäsiven Schicht haften bleiben.

Wie oben erwähnt, gab es bei den herkömmlichen Verfahren immer noch Probleme beim Bohren kleiner Löcher. Wenn weiter die Größe des auf der gedruckten Schaltung gebildeten Musters reduziert wird, wird die Größe eines jeden gebohrten Loches kleiner und die Anzahl an Löchern steigt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Bohrers wird höher und der Durchmessers des Bohrer wird kleiner, was zu einer rotatorischen Durchbiegung des Bohrers führt. Des weiteren wurden strengere Forderungen zur Verbesserung der Genauigkeit der Bohrposition und zur Verminderung der zulässigen Höhe von Graten gemacht. Trotz dieser Forderungen wurde die Genauigkeit der Bohrposition nicht verbessert und es traten Brüche der Bohrer bei dem Versuch auf, die Genauigkeit der Bohrposition zu verbessern und die Bildung von Graten zu vermindern, da die oben genannten herkömmlichen Eintrittsplatten immer noch benutzt wurden.

Im Hinblick auf die vorausgegangenen Nachteile, die inherent mit den herkömmlichen Eintrittsplatten einhergehen, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine verbesserte Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung oder dergleichen bereitzustellen, welche ein einfaches Einführen eines Bohrers ermöglicht, die Genauigkeit der Bohrposition verbessert, indem es das Rutschen des Bohrers auf der Oberfläche der Eintrittsplatte eindämmt, die Anzahl der gleichzeitig zu bohrenden Werkstücke, wie beispielsweise der gedruckten Schaltungen) erhöht, die Anzahl der Bohrerbrüche vermindert und weiterhin die Bildung von Graten vermindert.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten Eintrittsplatte bereitzustellen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bohren kleiner Löcher mittels der oben genannten Eintrittsplatte bereitzustellen.

Die oben genannten und anderen Aufgaben werden durch eine Eintrittsplatte gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weil die vorderseitige Oberflächenschicht eine kleinere Härte aufweist, kann der Bohrer einfach eingeführt, die Genauigkeit der Bohrposition verbessert, das Rutschen des Bohrers auf der Eintrittsplatte vermindert, die Vibration des rotierenden Bohrers, die durch den dünnen Bohrer hervorgerufen wird, effektiv eingedämmt und Bohrerbrüche vermindert werden. Andererseits kann wegen der höheren Härte der rückseitigen Oberflächenschicht die Bildung von Graten vermindert werden.

Die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht kann vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 5 bis 100 &mgr;m liegen, und die Mikrovickershärte (Hv) der vorderseitigen Oberflächenschicht kann innerhalb des Bereichs von 20 bis 50 liegen. Die Dicke der rückseitigen Oberflächenschicht kann vorzugsweise im Bereich von 30 bis 200 &mgr;m liegen, und die Mikrovickershärte (Hv) der rückseitigen Oberflächenschicht kann 50 übersteigen, aber nicht über 140 hinausgehen.

Eine Rauhigkeitsbehandlung kann vorzugsweise auf der Oberfläche der vorderseitigen Schicht angewandt werden, um eine Mittenrauhigkeit (RA) zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m zu erhalten. Diese Behandlung bewahrt einen Bohrer effektiv davor, während des Bohrens zu rutschen, und verbessert die Genauigkeit der Bohrposition. Wie auch immer steuert die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht am effektivsten zur Verbesserung der Genauigkeit der Bohrposition bei. Der nächste wichtige Beitrag zu einer solchen Verbesserung beinhaltet die Dicke und die Oberflächenrauheit.

Die oben genannten Aufgaben sind auch mittels eines Verfahrens zur Herstellung einer Eintrittsplatte gemäß Patentanspruch 7 verwirklicht. Das Verfahren kann die Schritte eines Walzplattierens eines reinen Aluminiumlegierungsbleches, welches die Oberflächenschicht bilden soll, und einer Al-Mn-Aluminiumlegierung, welches die rückseitige Oberflächenschicht bilden soll, und anschließend ein Glühen von diesen bei einer Temperatur von 200 bis 260°C umfassen. Dieses Verfahren ermöglicht es auf eine einfache Weise, die Härte der beiden Schichten durch Benutzen ihrer weichmachenden Eigenschaften zu differenzieren.

Weiterhin sind die oben erwähnten Aufgaben durch ein Verfahren zur Bohrung kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung gelöst. Das Verfahren umfaßt die Schritte zur Herstellung einer Eintrittsplatte. Die Eintrittsplatte umfaßt eine vorderseitige Oberflächenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungseingangsseite und eine rückseitige Oberflächenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungsausgangsseite. Die vorderseitige Oberflächenschicht ist mit einer adhäsiven Schicht zusammengeklebt oder mittels Walzplattieren verbunden, und die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht ist kleiner als die der rückseitigen Oberflächenschicht. Das Verfahren umfaßt auch die Schritte, die Eintrittsplatte auf gestapelten gedruckten Schaltungen anzuordnen und durch die gedruckten Schaltungen mit der Eintrittsplatte zu bohren. Dieses Verfahren steigert die Produktivität des Bohrens mit hoher Genauigkeit. Die oben genannten und anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Härte (Hv) und Glühtemperatur (°C) der vorderseitigen und rückseitigen Oberflächenschichten entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.

4 ist eine schematische Darstellung, welche das Bohren kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung unter Gebrauch der Eintrittsplatte zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Eintrittsplatte ist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Eine Eintrittsplatte 1 entsprechend der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform umfaßt eine vorderseitige Oberflächenschicht 2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und eine rückseitige Oberflächenschicht 4 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Beide Schichten 2 und 4 sind mittels einer adhäsiven Schicht 3 miteinander verbunden. Andererseits ist eine in 3 entsprechend der zweiten Ausführungsform gezeigte Eintrittsplatte 1 eine Zweischichtstruktur, die mittels Walzplattieren verbunden ist.

Die vorderseitige Oberflächenschicht 2 soll an einer Bohrungseingangsseite, und die rückseitige Oberflächenschicht 4 soll an der Bohrungsausgangsseite angeordnet sein. Die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 soll kleiner sein als die der rückseitigen Oberflächenschicht 4. Die Gründe dafür sind wie folgt.

Obwohl es zur Reduktion der Höhe der Grate effektiv ist, die Härte der Eingangsplatte hoch zu wählen, neigt der Bohrer dazu abzurutschen, wenn der Bohrer die Oberfläche der Eintrittsplatte berührt, wodurch die Genauigkeit der Bohrposition vermindert wird. Obwohl es andererseits einfach ist, die Genauigkeit des Zentrierens des Bohrers zu halten, wenn die Härte der Eintrittsplatte niedrig ist, führt dies zwangsläufig zu einer Steigerung der Gratbildung.

In der vorliegenden Erfindung werden zur Verwirklichung dieser gegenläufigen Forderungen, d. h. einer Forderung nach einer Steigerung der Genauigkeit der Bohrposition durch Verhinderung der Rutschens des Bohrers und einer Forderung, die Höhe der Grate zu verringern, für die vorderseitige Oberflächenschicht 2, welche während des Bohrens vom Bohrer zuerst berührt wird, weiche Materialien eingesetzt, um ein Rutschen des Bohrers zu vermeiden, und für die rückseitige Oberflächenschicht 4 harte Schichtmaterialien eingesetzt, welche eine Härte höher als die der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 aufweisen, um die Gratbildung zu verhindern.

Als Ergebnis wurde den Forderungen wie der Verbesserung der Genauigkeit der Bohrposition auf einer gedruckten Schaltung, dessen Schaltbild schnell in der Größe reduziert wurde, der Minimierung der Höhe der Grate und der Reduzierung der Bohrerbrüche genüge getan. Wenn die Höhe eines Grates geringer wird, kann die Anzahl gleichzeitig zu bohrender gedruckter Schaltungen erhöht werden, wodurch die Bohrproduktivität verbessert wird. Die Verminderung der Höhe der Grate ist weiterhin wirksam zur Verhinderung der Verursachung von Schäden bei Schaltungen aus Kupferfolien auf einer gedruckten Schaltung. Eine verbesserte Eintrittsplatte und ein Verfahren zum Bohren kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung mittels der Eintrittsplatte konnten so erfolgreich entwickelt werden.

Die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 sollte in Abhängigkeit des Durchmessers des benutzten Bohrers eingeschränkt werden. Eine zu dicke vorderseitige Oberflächenschicht relativ zum Durchmesser des Bohrers verursacht Anhaftung an dem Bohrer infolge der weichen Schicht. Daher sollte die Dicke in Abhängigkeit des Durchmessers des eingesetzten Bohrers begrenzt werden. Grundsätzlich liegt die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 innerhalb des Bereichs zwischen 5 und 100 &mgr;m, vorzugsweise zwischen 5 und 50 &mgr;m, wobei der Durchmesser des Bohrers nicht größer als 0,5 mm ist. Die Mikrovickershärte (Hv) der Oberflächenschicht 2 liegt im Bereich zwischen 20 und 50, bevorzugterweise zwischen 25 und 40. Es ist notwendig, die Materialien der Oberflächenschicht weich zu machen, um den Bohrer leicht einführen zu können. Ein einfaches Einführen des Bohrers kann den Bohrer vor einem Abrutschen schützen und die Genauigkeit der Bohrposition verbessern.

Bei der rückseitigen Oberflächenschicht 4 sollte die Dicke vorzugsweise innerhalb des Bereichs zwischen 30 und 200 &mgr;m liegen. Die Mikrovickershärte (Hv) der Schicht sollte vorzugsweise 50 überschreiten, aber nicht über 140 hinausgehen. Vorzugsweise sollte in der in 1 dargestellten adhäsiven Form die Mikrovickershärte (Hv) innerhalb des Bereichs zwischen 65 bis 140, und in der in 2 gezeigten walzplattierten Form zwischen 58 und 140 liegen. Die oben erwähnte rückseitige Oberflächenschicht kann die Höhe der Grate im Vergleich zu der der Grate, welche während des herkömmlichen Bohrprozesses gebildet werden, vermindern oder zumindest die Höhe der Grate auf das gleiche Niveau der Grate, die während des herkömmlichen Bohrprozesses gebildet werden, beschränken.

Die bevorzugte Gesamtdicke der Eintrittsplatte 1 variiert in Abhängigkeit des Durchmessers des eingesetzten Bohrers 8. Die Dicke der Eintrittsplatte 1 sollte dick sein, wenn der Durchmesser des Bohrers groß ist. Im Gegensatz dazu sollte die Dicke der Eintrittsplatte 1 dünn sein, wenn der Durchmesser des Bohrers klein ist. Wenn der Durchmesser des Bohrers nicht größer ist als 0,5 mm, sollte die Gesamtdicke der Eintrittsplatte vorzugsweise zwischen 30 und 200 &mgr;m, insbesondere 50 bis 100 &mgr;m betragen. wie oben ersichtlich ist die Dicke der rückseitigen Oberflächenschicht 4 durch die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 beschränkt. Die Oberflächenrauheit der als Eintrittsplatte eingesetzten Aluminiumfolie, welche nun eingesetzt wird, beträgt grundsätzlich etwa 0,1 &mgr;m bezüglich des Mittenrauhwertes (Ra) und bereitet soweit keine Probleme.

In einem Fall, in dem das Bohren kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung mit einer höheren Leistung gefordert wird, auch wenn das Oberflächenmaterial der Eintrittsplatte, welches ein Bohrer zuerst berührt, weich ist, beispielsweise eine Mikrovickershärte von 20 bis 50 besitzt, kann jedoch die Eintrittsplatte, welche solch eine Oberfläche mit hoher Ebenheit hat, das Rutschen des Bohrers verursachen, wenn der Bohrer die Oberfläche berührt, wodurch die Genauigkeit der Bohrposition verringert wird. Um ein Rutschen zu vermeiden, ist die Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 der Eintrittsplatte vorzugsweise aufgerauht, so daß der Mittenrauhwert (Ra) innerhalb des Bereichs zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m liegt. Dies kann das Rutschen des Bohrers verhindern und die Genauigkeit der Bohrposition steigern.

Wenn der Mittenrauhwert (RA) der Oberfläche weniger als 0,15 &mgr;m beträgt, kann das Rutschen eines Bohrers nicht wirksam verhindert werden. Wenn andererseits die Rauhheit 0,3 &mgr;m überschreitet, wird die den Bohrer beaufschlagende Last groß, wenn er die Eintrittsplatte erstmalig berührt, was zu Bohrerbrüchen führen kann.

Während des Bohrens durch eine Mehrzahl aufeinandergeschichteter, gedruckter Schaltungen können große Bohrerpositionierungsfehler an der untersten gedruckten Schaltung auftreten, wenn der Bohrer schräg eingeführt wird. Bei dem Bohren kleiner Löcher ist ein Bohrerpositionierungsfehler von 5 &mgr;m schwerwiegend. Daher ist es wichtig, die Oberfläche der Eintrittsplatte aufzurauhen.

Durch die Aufrauhung der Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 kann man einfach die vorderseitige Oberflächenschicht 2 von der rückseitigen Oberflächenschicht 4 während des aktuellen Gebrauchs unterscheiden und so Fehler vermeiden.

Die in 1 gezeigte Eintrittsplatte entsprechend der ersten Ausführungsform wird durch die Verbindung der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 und der rückseitigen Oberflächenschicht 4, die beide aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierungsfolie bestehen, mittels einer adhäsiven Schicht 3 hergestellt. Für die Materialien der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 und der rückseitigen Oberflächenschicht 4 ist die Zusammensetzung solange nicht beschränkt, wie ihre Härte innerhalb des oben beschriebenen Bereichs fällt. Reines Aluminium oder andere Aluminiumlegierungen können eingesetzt werden. JIS 1085, 1N30, 1050, 1100 oder 3003 Aluminium wird vorzugsweise eingesetzt. JIS 1085, 1N30 und 3003 Aluminium sind bevorzugter eingesetzt, weil sie hervorragende Walzeigenschaften aufweisen, und werden üblicherweise eingesetzt. Eine Al-Si-Aluminiumlegierung wird nicht als Schichtmaterial empfohlen, da die Legierung Silicium enthält, welches schwere Abrasionen am Bohrer hervorruft. Unter der Voraussetzung, daß die vorderseitige Oberflächenschicht 2 an einer Bohrungseingangsseite und die rückseitige Oberflächenschicht 4 an einer Bohrungsausgangsseite angeordnet sind, ist jede Schicht 2 oder 4 nicht auf ein Blech aus einem Aluminiummaterial oder einer Aluminiumlegierung beschränkt, sondern kann eine Mehrzahl laminierter Schichten umfassen.

Für die adhäsive Schicht 3 können adhäsive Materialien, welche kein Anhaften an dem Bohrer durch die während des Bohrens gebildete Hitze hervorrufen, wie beispielsweise aushärtendes Acryl, Polyamid, Kautschuk, Epoxidharz und Uretankleber eingesetzt werden. Uretankleber wird im Hinblick auf seine hohe Funktionalität und seine geringen Kosten vorzugsweise eingesetzt. Obwohl die Dicke der adhäsiven Schicht nicht beschränkt ist, fällt die Menge der adhäsiven Schicht in den Bereich zwischen 1 und 5 g pro Quadratmeter. Ist die Dicke der adhäsiven Schicht dicker, steigert das oben genannte die Kosten.

Bevorzugte Verfahren zur Herstellung der in 2 gezeigten Eintrittsplatte 1 entsprechend der zweiten Ausführungsform werden nun im folgenden beschrieben.

Zunächst werden die Materialien für die vorderseitige Oberflächenschicht 2 und die rückseitige Oberflächenschicht 4 vorbereitet. Die Komponenten des Materials der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 und der rückseitigen Oberflächenschicht 4 sind nicht beschränkt, wenn die Härte innerhalb des oben genannten Bereichs liegt. Reines Aluminium oder die anderen Aluminiumlegierungen können eingesetzt werden. Jedoch werden, wie nachfolgend erwähnt, zur Möglichkeit der Differenzierung der Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 und der rückseitigen Oberflächenschicht 4 durch Glühen, welches durchgeführt wird, nachdem die vorderseitige Oberflächenschicht 2 und die rückseitige Oberflächenschicht 4 mittels Walzplattieren verbunden worden sind, reine Aluminiumlegierungen wie beispielsweise JIS 1N30, 1050, 1100 als vorderseitige Oberflächenschicht 2 eingesetzt und Al-Mn-Legierungen wie beispielsweise JIS 3003, 3004 oder Al-Mn-Mg-Legierungen wie beispielsweise JIS 5182 als rückseitige Oberflächenschicht 4 eingesetzt. Eine Al-Si-Legierung ist zum Einsatz als Schichtmaterial nicht vorgesehen, da die Legierung Silicium enthält, welche schwere Abrasionen am Bohrer hervorruft. Unter der Bedingung, daß die vorderseitige Oberflächenschicht 2 auf einer Bohrungseingangsseite und die rückseitige Oberflächenschicht 4 auf einer Bohrungsausgangsseite angeordnet sind, ist jede Schicht 2 oder 4 nicht auf ein Blech einer Aluminiumschicht beschränkt, sondern kann eine Mehrzahl plattierter Schichten umfassen.

Die oben erwähnten Materialien für die vorderseitige Oberflächenschicht 2 und die rückseitige Oberflächenschicht 4 werden dann aufeinander angeordnet und dann walzplattiert. Das Walzplattieren kann unter normalen Bedingungen durchgeführt werden. Wie oben erwähnt wird das Walzverfahren vorzugsweise derart durchgeführt, daß die vorderseitige Oberflächenschicht 2 zwischen 5 und 100 &mgr;m dick ist und die rückseitige Oberflächenschicht 4 zwischen 30 und 200 &mgr;m dick ist, und das erzielte Eintrittsplattenmaterial zu einer Rolle gedreht.

Danach werden die Eintrittsplattenmaterialien geglüht. Wie in der graphischen Darstellung in 3 gezeigt ist, welche den Weichmachungseffekt zeigt, haben eine reine Aluminiumlegierung, welche die vorderseitige Oberflächenschicht 2 umfaßt, und eine Al-Mn-Legierung oder Al-Mn-Mg-Legierung, welche die rückseitige Oberflächenschicht 4 umfaßt, verschiedene Weichmachungseffekte. Durch Nutzung dieser Merkmale können eine vorderseitige Oberflächenschicht 2 und eine rückseitige Oberflächenschicht 4, welche unterschiedliche Härten aufweisen, durch Steuerung der Temperaturbedingungen erreicht werden. Genauer gesagt wird das Glühen bei einer Temperatur zwischen 200 und 260°C durchgeführt. Durch Festsetzen der oben genannten Temperatur wird das Erweichen der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 ermöglicht und die Erweichung der rückseitigen Oberflächenschicht 4 verzögert, so daß ein feststehender Unterschied bezüglich der Härte zwischen beiden Schichten geschaffen ist. Dadurch wird die vorderseitige Oberflächenschicht 2 weicher als die rückseitige Oberflächenschicht 4. Wenn die Glühtemperatur kleiner als 200°C ist, wird keine der beiden Schichten weicher. Daher ist es schwierig, die Härte zwischen ihnen zu differenzieren. Wenn andererseits die Temperatur 260°C überschreitet, wird auch die rückseitige Oberflächenschicht 4 erweicht. Daher ist es auch schwierig, die Härte zwischen ihnen zu differenzieren.

Das Glühen kann ein Schichtglühen sein, in welchem das Glühen während des gerollten Stadiums durchgeführt wird, oder kann ein kontinuierliches Glühen sein, in welchem das Glühen kontinuierlich während des Entrollens durchgeführt wird. Jedoch wird das kontinuierliche Glühen aufgrund der sich ergebenden Güte bevorzugt. Die auf der Oberflächenseite der Spule positionierten Materialien und die Materialien auf der Innenseite der Spule können mit einer gleichen Temperatur geglüht werden. Die benötigte Zeit zum Glühen ist kurz. Wenn eine Magnesium enthaltene Aluminiumlegierung als Material eingesetzt wird, ist es beim Schichtglühen notwendig, dieses in einer Inerdgasatmosphäre durchzuführen, um keine Ablagerungen des Magnesiums hervorzurufen, welches weiß aussieht. Wie auch immer wird beim kontinuierlichen Glühen das Glühen beendet, bevor Ablagerungen des Magnesiums auftreten, weil die geforderte Glühzeit kurz ist. Daher wird die Aluminiumlegierung nicht weiß. Beim kontinuierlichen Glühen liegt die Glühzeit vorzugsweise zwischen 5 und 60 Sekunden, da weniger als 5 Sekunden nicht genug Zeit ist, um sie zu glühen, und das Überschreiten von 60 Sekunden ein Erweichen der rückseitigen Oberflächenschicht 4 hervorrufen kann. Beim Schichtglühen kann die Glühzeit vorzugsweise zwischen 10 und 30 Stunden betragen, da nicht mehr als 10 Stunden nicht genug Zeit ist, sie zu glühen, aber die Überschreitung von 30 Stunden das Erweichen der rückseitigen Oberflächenschicht 4 hervorrufen kann.

Um die Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 derart aufzurauhen, daß die Mittenrauhheit (Ra) zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m liegt, kann das Rollen mittels einer Walze, die eine rauhe Oberfläche (Ra = 0,15 bis 0,3 &mgr;m) hat, auf der Seite der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 durchgeführt werden, und eine Walze mit einer normalrauhen Oberfläche (RA = 0,1 &mgr;m oder ähnliches) auf der Seite der rückseitigen Oberflächenschicht 4 eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Eintrittsplatte 1 wird derart angeordnet, daß die rückseitige Oberflächenschicht eine oder eine Mehrzahl geschichteter, gedruckter Schaltungen 5 berührt, wie in 4 gezeigt, und dann wird mittels eines Bohrers 8 gebohrt. In 4 bezeichnet die Ziffer 6 eine Sicherungsplatte und die Ziffer 7 eine Spindel.

(Ausführungsbeispiel 1)

Diese Ausführungsform betrifft eine verbundene strukturelle Eintrittsplatte 1, wie sie in 1 gezeigt ist.

Als Materialien für die vorderseitige Oberflächenschicht 2 wurden Materialien, die als JIS homogenisiertes Symbol „0" und „H14" der JIS 1N30 Aluminiumlegierung gekennzeichnet sind, und Materialien, die als JIS homogenisiertes Symbol „0" der JIS 3003 Aluminiumlegierung gekennzeichnet sind, vorbereitet. Materialien für die rückseitige Oberflächenschicht 4 sind die Materialien, welche als JIS homogenisiertes Symbol „H18" und „H19" der JIS 3003, JIS 3004 und JIS 5182 mit einer Dicke gekennzeichnet sind, wie in 1 gezeigt ist. Das oben erwähnte JIS homogenisierte Symbol „0" steht für den weichesten Zustand, und das JIS homogenisierte Symbol „H" steht für einen gehärteten Zustand.

Jedes Material der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 und der rückseitigen Oberflächenschicht 4 wird entsprechend der Tabelle 1 kombiniert und mit einer adhäsiven Schicht zum Bilden verschiedener Ausführungsformen von Eintrittsplatten verbunden.

Auch wurden Eintrittsplatten als Vergleiche hergestellt, die eine einfache Substanz aus Materialien aufweisen, welche als JIS homogenisiertes Symbol „H18" bezeichnet sind, jeweils aus der JIS 1100 und JIS 3003 Aluminiumlegierung vorbereitet.

Jede oben hergestellte Eintrittsplatte wurde dazu genutzt, durch eine gedruckte Schaltung zu bohren, und wurde dann ausgewertet. Das Bohren wurde wie folgt durchgeführt. Die Eintrittsplatte, welche aus zwei Stücken mit sechs laminierten Glasfaserschichten besteht, wobei jede eine Dicke von 1,6 mm aufweist, und eine Sicherungsplatte aus einer Papier-Phenol-laminierten Schicht und mit einer Dicke von 1,6 mm wurden aufeinander geschichtet und unter folgenden Bedingungen gebohrt. Bohrer: 0,35 mm Größe Rotationsgeschwindigkeit: 80000 rpm (min–1) Sendegeschwindigkeit: 1,6 mm/Min.

Die Härte und Dicke der vorderseitigen und rückseitigen Oberflächenschichten jeder Eintrittsplatte, der Mittenrauhwert (Ra) der vorderseitigen Oberflächenschicht 2, die Genauigkeit der Bohrposition nach dem Bohren und die Höhe der Grate sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die Mikrovickershärte (Hv) wurde mit dem dynamischen Supermikrohärtemeßgerät der Firma SHIMADZU SEISAKUSYIO LTD. (Model: DUH-201) unter den Bedingungen einer Last von 0,049 N, einer Haltezeit von 5 Sekunden und einer Lastgeschwindigkeit von 0,0033 N/s gemessen.

(Ausführungsform 2)

Diese Ausführungsform betrifft eine Eintrittsplatte 1, welche, wie in 2 gezeigt ist, mittels Walzplattieren verbunden ist.

Als Materialien für die vorderseitige Oberflächenschicht 2 wurde JIS 1N30, welches eine reine Aluminiumlegierung ist, erzeugt. Als Material für die rückseitige Oberflächenschicht 4 wurden JIS 3003 und JIS 3004 einer Al-MN-Aluminiumlegierung und JIS 5182 einer Al-Mn-Mg-Aluminiumlegierung erzeugt.

Jedes Material der vorderseitigen und rückseitigen Oberflächenschichten 2 und 4 wurde unter normalen Bedingungen walzplattiert und unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen geglüht, um eine Eintrittsplatte zu erzeugen. Das Glühen wurde kontinuierlich während des Abrollens durchgeführt. Die Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 wurde durch Einstellung der Oberflächenrauhheit der Preßwalze, welche die vorderseitige Oberflächenschicht 2 während des Endstadiums des Walzverfahrens berührt, aufgerauht.

Die oben erwähnten Eintrittsplatten wurden zum Bohren durch eine gedruckte Schaltung unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform eingesetzt und dann ausgewertet.

Die Materialien, die Homogenisierung, die Härte und die Dicke der vorderseitigen und rückseitigen Oberflächesschicht einer jeden Eintrittsplatte und der Mittenrauhwert (Ra) der vorderseitigen Oberflächenschicht 2 sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Genauigkeit der Bohrposition nach dem Bohren und die Gradhöhe sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3 maximaler Borhpositionierungsfehler (&mgr;m) Bohrerbruch: 3000 Löcher OK; Grathöhe: maximale Grathöhe nach dem Bohren von 1000 Löchern (&mgr;m)

Wie aus den Tabellen 1 bis 3 entnommen werden kann, vermindert die erfindungsgemäße Eintrittsplatte wirksam den maximalen Bohrungspositionierungsfehler, die Grathöhe und die Bohrerbrüche.

Wenn die erfindungsgemäße Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher eine vorderseitige Oberflächenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungseingangsseite und eine rückseitige Oberflächenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungsausgangsseite umfaßt, wobei die vorderseitige Oberflächenschicht mit der rückseitigen Oberflächenschicht mittels einer adhäsiven Schicht oder mittels Walzplattieren verbunden ist, und wobei die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht kleiner ist als die der rückseitigen Oberflächenschicht, können die folgenden Effekte erreicht werden.

Wenn die Eintrittsplatte hauptsächlich aus Aluminiumfolie besteht, kann ein Bohrer saubergehalten werden, und die Wärme, welche während des Bohrprozesses entsteht, kann wirksam verteilt werden.

Wenn die vorderseitige Oberflächenschicht aus weichen Materialien besteht, kann ein Bohrer einfach in die Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht eingeführt werden. Das Rutschen eines Bohrers kann verhindert werden, die Genauigkeit der Bohrposition kann gesteigert werden, Bohrerbrüche können verhindert werden und die Vibration eines rotierenden Bohrers, beispielsweise durch einen dünnen Bohrer hervorgerufen, kann eingeschränkt werden.

Wenn die rückseitige Oberflächenschicht aus einem härteren Material hergestellt ist, kann eine Gratbildung verhindert werden. So ist es möglich, gleichzeitig durch eine Mehrzahl zu bohrender Materialien zu bohren und dadurch die Produktivität zu steigern. Wenn die Grathöhen wie oben erwähnt begrenzt sind, wird ein Brechen der die Schaltungen bildenden Kupferfolie auf einer gedruckten Schaltung wirksam verhindert. Dadurch können die reduzierten Musterschaltungen wirksam vor der Zerstörung bewahrt werden.

Die oben genannten Effekte können unter der Bedingung, daß die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht zwischen 5 und 100 &mgr;m liegt, die Mikrovickershärte (Hv) der vorderseitigen Oberflächenschicht 20 bis 50 beträgt, die Dicke der rückseitigen Oberflächenschicht zwischen 30 und 200 &mgr;m liegt und die Mikrovickershärte (Hv) der rückseitigen Oberflächenschicht 50 übersteigt, aber nicht über 140 hinausgeht, sicher und stabil erreicht werden.

Wenn die Oberfläche aufrauhende Behandlungen durchgeführt werden, so daß ein Mittenrauhwert zwischen 0,15 und 0,3 &mgr;m entsteht, kann ein Rutschen des Bohrers während des Bohrens verhindert werden, wodurch weiter die Genauigkeit der Bohrposition verbessert wird. Des weiteren ermöglicht es einem, die vorderseitige Oberflächenschicht von der rückseitigen Oberflächenschicht beim tatsächlichen Gebrauch zu unterscheiden – wodurch eine ungenaue, umgekehrte Anordnung der Eintrittsplatte verhindert wird.

Wenn das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte angewendet wird, welches die Schritte eines Walzplattieres einer reinen Aluminiumlegierung zur Herstellung der vorderseitigen Oberflächenschicht und einer Al-Mn-Aluminiumlegierung oder einer Al-Mn-Mg-Legierung zur Herstellung der rückseitigen Oberflächenschicht zur Herstellung einer laminierten Platte und danach ein Glühen der laminierten Platte bei einer Temperatur zwischen 200 und 260°C umfaßt, kann die Härte der vorseitigen und rückseitigen Oberflächenschicht einfach durch Verwendung ihrer Weichmachungsmerkmale durch Glühen einem einfach zu handhabenden laminierten Stadium differenziert werden. Dadurch kann eine Eintrittsplatte effizient mittels eines einfachen Verfahrens hergestellt werden.

Wenn die oben erwähnte Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher durch eine gedruckte Schaltung eingesetzt wird, kann das Bohren mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden.


Anspruch[de]
  1. Eine Eintrittsplatte (1) zum Bohren kleiner Löcher mit:

    einer vorderseitigen Oberflächenschicht (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungseingangsseite und

    einer rückseitigen Oberflächenschicht (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungsausgangsseite, die mit der vorderseitigern Oberflächenschicht (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) kleiner ist als die der rückseitigen Oberflächenschicht (4).
  2. Die Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovikkershärte (Hv) der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) 20 bis 50 beträgt und daß die Mikrovickershärte (Hv) der rückseitigen Oberflächenschicht (4) 50 übersteigt, aber nicht über 140 hinausgeht.
  3. Die Eintrittsplatte zum Bohren kleiner Löcher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovikkershärte (Hv) dieser vorderseitigen Oberflächenschicht 25 bis 40 beträgt.
  4. Die Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovickershärte (Hv) dieser rückseitigen Oberflächenschicht 58 bis 140 beträgt.
  5. Die Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht zwischen 5 und 100 &mgr;m liegt, und die Dicke der rückseitigen Oberflächenschicht 30 bis 200 &mgr;m beträgt.
  6. Die Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht derart aufgerauht ist, daß der Mittenrauhwert (Ra) zwischen 0,15 und 0,30 &mgr;m liegt.
  7. Ein Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach Anspruch 1, welches die Schritte umfaßt, daß:

    eine Eintrittsplatte (1) mit einer vorderseitigen Oberflächenschicht (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungseingangsseite und einer rückseitigen Oberflächenschicht (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anordnung an einer Bohrungsausgangsseite, wobei die rückseitige Oberflächenschicht (4) mit der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) verbunden ist, vorbereitet wird

    dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) kleiner ist als die der rückseitigen Oberflächenschicht (4).
  8. Ein Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitige Oberflächenschicht (4) mit der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) mittels Walzplattieren verbunden ist.
  9. Ein Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine die vorderseitige Oberflächenschicht (2) bildende reine Aluminiumlegierung und eine die rückseitige Oberflächenschicht (4) bildende Aluminiummanganlegierung oder eine Aluminiummanganmagnesiumlegierung walzplattiert werden, und die vorderseitige Oberflächenschicht (2) und die rückseitige Oberflächenschicht (4) bei einer Temperatur zwischen 200 und 260°C geglüht werden.
  10. Das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovickershärte (Hv) der Oberflächenschicht (2) nach dem Glühen 20 bis 50 beträgt, die Mikrovickershärte (Hv) der rückseitigen Oberflächenschicht (4) nach dem Glühen 50 überschreitet, aber nicht über 140 hinausgeht.
  11. Das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovickershärte (Hv) der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) nach dem Glühen 25 bis 40 beträgt.
  12. Das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovickershärte (Hv) der rückseitigen Oberflächenschicht (4) nach dem Glühen 58 bis 140 beträgt.
  13. Das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzplattieren so ausgeführt wird, daß die Dicke der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) 5 bis 100 &mgr;m und die Dicke der rückseitigen Oberflächenschicht (4) 30 bis 200 &mgr;m beträgt.
  14. Das Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte zur Bohrung kleiner Löcher nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der vorderseitigen Oberflächenschicht nach oder vor dem Glühen aufgerauht wird, so daß die Mittenrauheit (Ra) der Oberfläche 0,15 bis 0,3 &mgr;m beträgt.
  15. Ein Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rückseitige Oberflächenschicht (4) mit der vorderseitigen Oberflächenschicht (2) durch ein Haftmittel verbunden ist.
  16. Ein Verfahren zur Herstellung einer Eintrittsplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsplatte auf einer Mehrzahl geschichteter, bedruckter Schaltungen angeordnet ist, so daß die rückseitige Oberflächenschicht (4) die geschichteter, bedruckten Schaltungen berühren und die bedruckten Schaltungen gebohrt werden.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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