(57)【要約】【課題】基材に複数の貫通孔を同時に形成する孔開け装置において、同時に形成される複数の貫通孔の各貫通孔における抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また成形型の寿命も延ばすことができる孔開け装置を提供する。【解決手段】複数の孔開け用のピン１１６を有する第１成形型１１と、前記第１成形型１１に対向して配置され、前記第１成形型１１における前記複数のピン１１６に対応する複数の孔部１２ａを有する第２成形型１２と、前記第１成形型１１の前記第２成形型１２側とは反対側の主面に接触して配置され、前記第１成形型１１に前記第１成形型１１の移動方向と平行な方向の超音波振動を付与する第１振動付与手段１４とを有する孔開け装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の孔開け用のピンを有する第１成形型と、
前記第１成形型に対向して配置され、前記第１成形型における前記複数のピンに対応する複数の孔部を有する第２成形型と、
前記第１成形型の前記第２成形型側とは反対側の主面に接触して配置され、前記第１成形型に前記第１成形型の移動方向と少なくとも平行な方向の超音波振動を付与する第１振動付与手段と
を有することを特徴とする孔開け装置。
【請求項２】
前記第１成形型は、成形型本体と、前記成形型本体の前記第２成形型側に間隔を設けて配置され、前記第１成形型の移動方向と平行な方向に移動可能な基材固定用プレートとを有し、前記複数のピンの前記第２成形型側とは反対側の端部が前記成形型本体に固定され、前記複数のピンの前記第２成形型側の端部が前記基材固定用プレートに設けられた貫通孔に収容されている請求項１記載の孔開け装置。
【請求項３】
前記第１振動付与手段は、前記複数のピンの先端部における前記ピンの長手方向の振幅が１〜１０μｍの範囲内となるように超音波振動を付与するものである請求項１または２記載の孔開け装置。
【請求項４】
前記第２成形型の側面部に接触して配置され、前記第２成形型に水平方向の超音波振動を付与する第２振動付与手段を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の孔開け装置。
【請求項５】
前記第２振動付与手段は、前記第２成形型における水平方向の振幅が１〜５μｍの範囲内となるように超音波振動を付与するものである請求項４記載の孔開け装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の孔開け装置を用いて基材に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する孔開け方法であって、
前記孔開け装置における複数の孔開け用のピンの先端部に前記ピンの長手方向の振幅が１〜１０μｍの範囲内となるように超音波振動を付与しながら前記基材に前記貫通孔を形成することを特徴とする孔開け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔開け装置およびこれを用いた孔開け方法に係り、特に基材に複数の貫通孔を同時に形成する孔開け装置およびこれを用いた孔開け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード素子等の発光素子を有する発光装置の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶ＴＶのバックライト等に発光素子を有する発光装置が用いられている。このような発光装置における基板には、熱伝導性が高く、発光素子から発生する熱を速やかに放散できるとともに、反射率が高く、生産性が良好なことが求められている。このような要求に対応するものとして、例えば、ガラスセラミックス基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、発光装置のような小型の装置に用いられる基板は、基板となる多数の基板領域を有する連結基板を製造した後、個々の基板に分割することで効率的に製造されている。また、連結基板は、例えば、多数の基板領域を有する複数のグリーンシートを製造し、各グリーンシートに、接続ビア、サーマルビア、発光素子の周囲を囲む枠部等となる所定の貫通孔を形成する。次いで、接続ビアやサーマルビアとなる貫通孔に導体ペーストの充填を行った後、各グリーンシートを重ね合わせて一体化し、焼成して製造されている。ガラスセラミックス基板の場合、ガラス粉末とアルミナ粉末等のセラミックス粉末との混合物であるガラスセラミックス組成物からなるグリーンシートが用いられる。
【０００４】
グリーンシートへの貫通孔の形成は、一般にパンチ加工装置を用いて行われている。パンチ加工装置は、駆動手段によって駆動される１本のパンチとダイとを有し、多数の貫通孔を１個ずつ形成する。また、パンチ加工時の抜き屑の残存等を防止するために、パンチ部分に超音波振動を付与する振動付与手段を設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／１２８３５４号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−０４３８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、グリーンシートへの貫通孔の形成に用いるパンチ加工装置として、１本のパンチとダイとを有するものが知られている。しかし、連結基板には多数の貫通孔を形成する必要があり、連結基板の生産性を向上させるために、複数の貫通孔を同時に形成することが求められている。
【０００７】
複数の貫通孔を同時に形成する方法として、例えば、複数の孔開け用のピンを有する成形型と、これらのピンに対応する孔部を有する成形型とを用いる方法が考えられる。このような方法によれば、１本のパンチによって貫通孔を形成する場合に比べて、例えば同時間で１０倍程度の貫通孔を形成することもできる。
【０００８】
しかし、複数のピンを有する成形型を用いる場合、一方の成形型におけるピンとこれに対応する他方の成形型における孔部との組み合わせの全てについて、位置関係等の状態を最適な状態に調整することは容易でない。このため、一部のピンの先端部に抜き屑が付着しやすくなり、このピンの引き抜きによりグリーンシートの貫通孔に抜き屑が残存しやすくなるとともに、貫通孔の品質も低下しやすい。また、ピンや孔部の消耗も激しくなり、成形型の寿命が短くなりやすい。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、同時に形成される複数の貫通孔の各貫通孔における抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また成形型の寿命も延ばすことができる孔開け装置の提供を目的とする。また、本発明は、このような孔開け装置を用いた孔開け方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の孔開け装置は、複数の孔開け用のピンを有する第１成形型と、前記第１成形型に対向して配置され、前記第１成形型における前記複数のピンに対応する複数の孔部を有する第２成形型と、前記第１成形型の前記第２成形型側とは反対側の主面に接触して配置され、前記第１成形型に前記第１成形型の移動方向と少なくとも平行な方向の超音波振動を付与する第１振動付与手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の孔開け方法は、上記孔開け装置を用いて基材に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する孔開け方法であって、前記孔開け装置における複数の孔開け用のピンの先端部に前記ピンの長手方向の振幅が１〜１０μｍの範囲内となるように超音波振動を付与しながら前記基材に前記貫通孔を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の孔開け装置によれば、同時に形成される複数の貫通孔への抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また成形型の寿命も延ばすことができる。また、本発明の孔開け方法によれば、本発明の孔開け装置を用いることで、同時に形成される複数の貫通孔の各貫通孔における抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また成形型の寿命も延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の孔開け装置の一実施形態を示す要部断面図。
【図２】孔開け装置におけるジョイント部の拡大断面図。
【図３】孔開け方法を説明する説明図。
【図４】孔開け方法を説明する説明図。
【図５】孔開け方法が適用される連結基板の一例を示す平面図。
【図６】図５に示す個基板を拡大して示す平面図。
【図７】図６に示す個基板のＡ−Ａ’線断面図。
【図８】連結基板の本体部となる上層用グリーンシートの一部平面図。
【図９】連結基板の本体部となる中層用グリーンシートの一部平面図。
【図１０】連結基板の本体部となる下層用グリーンシートの一部平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の孔開け装置の実施形態について説明する。
図１は、孔開け装置の一実施形態を示す要部断面図である。
【００１５】
孔開け装置１０は、例えば、第１成形型となる上成形型１１、第２成形型となる下成形型１２、上成形型１１の固定および移動に用いられる機台１３、上成形型１１に超音波振動を付与する第１振動付与手段１４、および下成形型１２に超音波振動を付与する第２振動付与手段１５を有する。
【００１６】
なお、図１には、被加工物である基材２０を併せて示している。また、孔開け装置１０は、上成形型１１に超音波振動を付与する第１振動付与手段１４を必須構成とするが、下成形型１２に超音波振動を付与する第２振動付与手段１５については、必ずしも必須構成とはせず、必要に応じて設けることができる。
【００１７】
上成形型１１は、例えば、バッキングプレート１１１とピンホルダー１１２とからなる成形型本体１１３、基材固定用プレート１１４、複数の弾性体１１５、および複数の孔開け用のピン１１６を有する。以下では、ピン１１６の下成形型１２側を先端側、その反対側を後端側と記す。
【００１８】
成形型本体１１３は、バッキングプレート１１１の下面にピンホルダー１１２が接触するように固定されて構成されている。ピンホルダー１１２には、下面側に設けられる細径部と、上面側に設けられる大径部とから構成される孔部１１２ａが設けられ、この孔部１１２ａにピン１１６の後端側が収容されている。ピン１１６は、例えば、軸部と、この軸部の後端側に設けられる鍔部とを有し、孔部１１２ａの細径部と大径部との間の段部とバッキングプレート１１１の下面とによって鍔部が押さえられることにより固定されている。
【００１９】
基材固定用プレート１１４は、基材２０に貫通孔を形成する際に基材２０を固定するとともに、貫通孔の形成後に上成形型１１から基材２０を引き離す機能を有するものであり、成形型本体１１３の下側に間隔を設けて配置されるとともに、成形型本体１１３との間に弾性体１１５を介して配置され、第１成形型１１の移動方向である上下方向に移動可能に構成されている。
【００２０】
基材固定用プレート１１４には、ピン１１６の先端部を突出可能に収容する貫通孔１１４ａが設けられている。通常、基材固定用プレート１１４の下面とピン１１６の先端面とが同一平面上に位置するように、基材固定用プレート１１４の上下方向の位置等が調整されている。また、成形型本体１１３と基材固定用プレート１１４との間隔が狭まって接触した状態となったときに、基材固定用プレート１１４の下面から突出するピン１１６の先端部の突出量が基材２０の厚さ以上となるように、成形型本体１１３と基材固定用プレート１１４との間隔、基材固定用プレート１１４の厚さ、ピン１１６の長さ等が調整されている。
【００２１】
上成形型１１の平面形状は、必ずしも限定されないが、正方形状や矩形状が好ましく、その面積は１５〜１００ｃｍ２が好ましい。面積を１５ｃｍ２以上とすることで、十分な個数のピン１１６を配置できる。また、面積を１００ｃｍ２以下とすることで、過度な質量増加等により各ピン１１６に十分な超音波振動が付与されないことを抑制できる。上記面積は１５〜５０ｃｍ２が好ましく、１６〜１９ｃｍ２がより好ましい。また、上成形型１１の全体の質量は、２００〜５００ｇが好ましい。このような質量の範囲内とすることで、十分な個数のピン１１６を配置できるとともに、過度な質量増加等により各ピン１１６に十分な超音波振動が付与されないことを抑制できる。
【００２２】
各ピン１１６の断面形状、すなわちピン１１６の長手方向に垂直な平面における断面形状は、基材２０に必要とされる貫通孔の形状に合わせて適宜選択でき、例えば、円形状、楕円形状、正方形状、矩形状等とできる。また、各ピン１１６の断面積についても、基材２０に必要とされる貫通孔の大きさに合わせて適宜選択できるが、０．０１〜２．３０ｍｍ２が好ましい。なお、各ピン１１６の断面形状、断面積は、互いに同一であってもよいし、異なってもよい。
【００２３】
ピン１１６の個数についても、複数であれば特に限定されず、上成形型１１の大きさ、基材２０に必要とされる貫通孔の個数等に合わせて適宜選択できるが、例えば、２〜２００個が好ましく、３０〜１５０個がより好ましく、６０〜９０個がより好ましい。ピン１１６の個数を２個以上とすることで、従来の１本のパンチからなるものに比べて効率的に貫通孔を形成できる。また、ピン１１６の個数を２００個以下とすることで、各ピン１１６に十分な超音波振動を付与できる。
【００２４】
このような上成形型１１には、第１振動付与手段１４により、上成形型１１の移動方向と平行な方向、すなわち上下方向に超音波振動が加えられる。上成形型１１に超音波振動を加えることで、基材２０に同時に形成される複数の貫通孔の各貫通孔における抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また上成形型１１や下成形型１２の寿命も延ばすことができる。なお、第１振動付与手段１４で、前記上下方向への超音波振動に加えて、周方向、すなわち水平方向への振動を加えると、抜き屑の残存をさらに抑制できる。
【００２５】
この際、各ピン１１６の先端部における振幅が１〜１０μｍの範囲内となるように超音波振動を加えることが好ましい。ここで、この振幅は、ピン１１６の長手方向、すなわち上下方向の振幅である。一方、水平方向振幅は、上下方向の振幅に対し３％以下とすることが好ましい。なお、各ピン１１６の振幅は、互いに同一であってもよいし、異なってもよく、少なくとも上記範囲内に入っていればよい。
【００２６】
各ピン１１６の先端部上下方向に１μｍ以上の振幅の振動を付与することで、ピンへの抜き屑の纏わりつきを防止でき、効果的に基材２０に同時に形成される複数の貫通孔への抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にできる。また、ピンへの抜き屑の纏わりつきが抑制されることにより、ピン及び成形型の摩耗が低減され上成形型１１や下成形型１２の寿命も延ばすことができる。また、上下方向の振幅は１０μｍ程度もあれば十分であり、これを超えるとかえってピンの欠けや折損の可能性が高くなり好ましくない。各ピン１１６の先端部における上下方向の振幅は、２〜８μｍの範囲内がより好ましく、３〜７μｍの範囲内がさらに好ましい。また、上下方向の振幅に対し水平方向の振幅が３％を超えると、孔形状を所望形状とすることが難しくなる。好ましくは２％以下である。
【００２７】
下成形型１２には、上成形型１１の各ピン１１６に対応して複数の孔部１２ａが設けられている。孔部１２ａの厚さ方向の断面形状は必ずしも限定されないが、例えば、下側部分に対して上側部分が縮径された筒状である。図示しないが、通常、下成形型１２の下部には基材２０から打ち抜かれた抜き屑を吸引除去するための吸塵装置が設けられる。
【００２８】
上成形型１１の上面には、主として上成形型１１の支持および上下方向の駆動に用いられる機台１３が設けられる。機台１３は、例えば、筒部１３ａと、この筒部１３ａの下側に設けられる板状の取り付けベース１３ｂとから構成されている。上成形型１１と機台１３との固定は、例えば、上成形型１１のバッキングプレート１１１と取り付けベース１３ｂとのボルト等による固定により行われている。これら上成形型１１と機台１３との間には、機台１３への超音波振動の伝播を抑制するための振動遮蔽シート１６が配置されることが好ましい。
【００２９】
振動遮蔽シート１６としては、上成形型１１から機台１３への超音波振動の伝播を遮蔽する効果を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレンシート等の樹脂シートが好適に用いられる。振動遮蔽シート１６は、上成形型１１と機台１３との実質的な接触部分、すなわち第１振動付与手段１４が配置される部分を除いた略全体に配置されることが好ましく、その厚さは１０〜１００μｍが好ましい。振動遮蔽シート１６の厚さを１０μｍ以上とすることで、上成形型１１から機台１３への超音波振動の伝播を効果的に遮蔽できる。また、超音波振動の伝播を遮蔽する観点からは、厚さは１００μｍ程度もあれば十分である。
【００３０】
上成形型１１に超音波振動を付与する第１振動付与手段１４は、機台１３の内側に上成形型１１と接触するように配置され、例えば、超音波振動子１４１、ブースターホーン１４２、およびジョイント部１４３から構成されている。超音波振動子１４１には、図示しない発振器が接続され、この発振器で増幅された３７〜４２ｋＨｚの電気信号、好ましくは４０ｋＨｚ程度の電気信号が超音波振動子１４１に伝達され、機械的振動エネルギーに変換される。超音波振動子１４１としては、例えば、電気信号を機械的振動エネルギーに変換するピエゾ圧電素子、フェライト磁気歪振動子、水晶振動子等が挙げられる。
【００３１】
ブースターホーン１４２は、振幅変換機能を有するものであり、その形状については特に制限されず、円柱ホーン、角柱ホーン、コンポジットホーン等のいずれであってもよい。中でも、軸対象となる形状が好ましい。また、ブースターホーン１４２は、一般に、鋼、ステンレス合金、チタン合金、アルミニウム合金等の素材から構成されるが、素材についても必要に応じて適宜選択でき、特に制限されない。
【００３２】
ジョイント部１４３は、例えば、ブースターホーン１４２の機械的振動エネルギーを上成形型１１に効率的に伝達するとともに、振幅変換機能を有し、第２のブースターホーンともなるべきものである。
【００３３】
図２は、ジョイント部１４３を拡大して示す断面図である。ジョイント部１４３は、例えば、上下方向の両端にそれぞれ第１軸部１４３ａおよび第２軸部１４３ｂを有し、これらの中間部に下側に向かって順に径大部１４３ｃおよび径小部１４３ｄを有している。第１軸部１４３ａ、第２軸部１４３ｂ、径大部１４３ｃ、径小部１４３ｄは、例えば、径大部１４３ｃ、径小部１４３ｄ、第２軸部１４３ｂ、第１軸部１４３ａの順に径が小さくなるように形成されている。このジョイント部１４３もブースターホーン１４２と同様に軸対象な形状とすることが好ましい。
【００３４】
第１軸部１４３ａは、例えばブースターホーン１４２との固定に利用されるねじ部とされ、具体的には直径８ｍｍ程度のねじ部とされる。ジョイント部１４３とブースターホーン１４２との固定は、例えば、このような第１軸部１４３ａを利用したねじ止めにより行われる。また、上成形型１１とジョイント部１４３との固定は、例えば、ジョイント部１４３の径大部１４３ｃや径小部１４３ｄを貫通するように設けられた貫通孔を利用したボルト等による固定により行われる。このとき、ブースターホーン１４２と、ジョイント部１４３と、上成形型１１との固定は、各々の中心軸のずれが１００μｍ以下となるように行うことが好ましい。この中心軸のずれが１００μｍを超えると、超音波振動を良好に上成形型１１へ伝達することが難しくなるおそれがある。好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【００３５】
ジョイント部１４３は、径大部１４３ｃの上面がブースターホーン１４２の下面に接触するように、また径小部１４３ｄの下面が上成形型１１の上面に接触するように固定される。径大部１４３ｃの上面、径小部１４３ｄの下面は、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で定義される最大高さ粗さＲｚが０．８μｍ以下であることが好ましい。このような表面粗さとすることで、超音波振動を効率的に伝達でき、例えば各ピン１１６に超音波振動を均等に伝達できる。
【００３６】
径大部１４３ｃの径ｄ１、径小部１４３ｄの径ｄ２、径大部１４３ｃおよび径小部１４３ｄの合計した高さｈ１、径小部１４３ｄの高さｈ２は、例えば、上成形型１１およびジョイント部１４３の合計質量（例えば３００ｇ）が４０ｋＨｚの共振周波数となるように調整される。
【００３７】
ここで、径大部１４３ｃの径ｄ１と径小部１４３ｄの径ｄ２との関係は、振幅拡大のためのブースターホーンとしての機能に係るものである。一方、径大部１４３ｃおよび径小部１４３ｄの合計した高さｈ１と径小部１４３ｄの高さｈ２との関係は、共振周波数４０ｋＨｚへの調整、および上成形型１１との連結に係るものである。
【００３８】
具体的には、径ｄ１と径ｄ２とは、ｄ１=１．２５ｄ２の関係を満たすことが好ましい。このような関係を満たすことで、振幅拡大機能を効果的に得ることができる。一方、高さｈ１と高さｈ２とは、ｈ１=３．４〜４．０ｈ２の関係を満たすことが好ましい。このような関係を満たすことで、共振周波数４０ｋＨｚへの調整が容易になるとともに、上成形型１１との連結も効果的に行うことができる。
【００３９】
このような第１振動付与手段１４によれば、超音波振動子１４１により発生された機械的振動をブースターホーン１４２およびジョイント部１４３により振幅変換して適切に上成形型１１に伝達できる。すなわち、バッキングプレート１１１を介して各ピン１１６の先端部に適切に機械的振動を伝達できる。
【００４０】
第１振動付与手段１４は、上記したように各ピン１１６の先端部における振幅が１〜１０μｍの範囲内となるように超音波振動を加えるものが好ましい。振幅の調整は、ブースターホーン１４２における両端部の径の比率、ジョイント部１４３における径ｄ１と径ｄ２との比率の調整等により行うことができる。例えば、ジョイント部１４３の上面（径大部１４３ｃの上面）における振幅を１２μｍ程度に調整することで、各ピン１１６の先端部における振幅を１〜２μｍの範囲内とできる。
【００４１】
下成形型１２に超音波振動を付与する第２振動付与手段１５は、必要に応じて設けることができる。第２振動付与手段１５は、下成形型１２の側面部に接触して配置され、例えば、超音波振動子１５１、ブースターホーン１５２等から構成されている。下成形型１２に水平方向の超音波振動を付与することで、より効果的に基材２０に同時に形成される複数の貫通孔への抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にできる。ピンへの抜き屑の纏わりつきが抑制されることにより、ピン及びダイの摩耗が低減され上成形型１１や下成形型１２の寿命も延ばすことができる。
【００４２】
超音波振動子１５１、ブースターホーン１５２等の基本的な構成は、第１振動付与手段１４における超音波振動子１４１、ブースターホーン１４２と同様とできる。超音波振動子１５１には、図示しない発振器が接続され、この発振器で増幅された３７〜４２ｋＨｚの電気信号、好ましくは４０ｋＨｚ程度の電気信号が伝達される。
【００４３】
第２振動付与手段１５は、下成形型１２とピン１１６とのクリアランス寸法にもよるが、下成形型１２における水平方向の振幅が１〜５μｍの範囲内となるように超音波振動を付与することが好ましい。このような振幅の振動を付与することで、より効果的に基材２０に同時に形成される複数の貫通孔への抜き屑の残存を抑制できるとともに、各貫通孔の品質を良好にでき、また上成形型１１や下成形型１２の寿命も延ばすことができる。下成形型１２における水平方向の振幅は、１〜４μｍがより好ましく、１〜３μｍがより好ましい。振幅の調整は、ブースターホーン１５２における両端部の径の比率の調整等により行うことができる。
【００４４】
以上、孔開け装置１０の一実施形態について説明したが、孔開け装置１０の構成は必要に応じてかつ本発明の目的に反しない限度において適宜変更できる。例えば、第１振動付与手段１４は、超音波振動子１４１、ブースターホーン１４２、およびジョイント部１４３からなるものとしたが、上成形型１１に適切に超音波振動を付与できるものであれば必ずしもこのような構成に限られない。
【００４５】
次に、孔開け装置１０を用いた孔開け方法について説明する。
まず、上成形型１１と下成形型１２との間に基材２０を配置する（図３（ａ））。その後、図示しない駆動手段により機台１３を下方向に移動させることにより、この機台１３に固定された上成形型１１を下方向に移動させ、基材２０の上面に基材固定用プレート１１４を接触させる（（図３（ｂ））。
【００４６】
この状態で機台１３を下方向に移動させると、基材固定用プレート１１４と成形型本体１１３との間隔が狭まると同時に、成形型本体１１３に押されるようにして基材固定用プレート１１４の下面からピン１１６の先端部が突出し、この部分の基材２０が打ち抜かれる（（図３（ｃ））。基材２０から打ち抜かれた抜き屑は、図示しない吸塵装置により吸引除去される。
【００４７】
また、基材２０の打ち抜き後、機台１３を上方向に移動させると、弾性体１１５の反発力によって基材固定用プレート１１４の上下方向の位置が維持されたまま、すなわち基材固定用プレート１１４によって基材２０を固定したまま、その他の部分が上方向に移動し、基材２０からピン１１６が引き抜かれる（（図４（ｄ））。さらに、機台１３を上方向に移動させると、基材固定用プレート１１４が基材２０から引き離される。このとき、弾性体１１５として一定以上の反発力を有するものを用いることで、この弾性体１１５の反発力によって基材固定用プレート１１４が基材２０から勢いよく離れるために、基材２０から基材固定用プレート１１４を良好に引き離すことができる。このような一連の動作の終了後は、基材２０を移動させて、再び同様の動作を行って基材２０に貫通孔を形成する。
【００４８】
このような一連の孔開け工程において、少なくとも第１振動付与手段１４により上成形型１１に超音波振動を付与することで、基材２０から打ち抜かれた抜き屑が各ピン１１６の先端部に付着することを抑制でき、基材２０から各ピン１１６を引き抜く際、各ピン１１６の引き抜きに合わせて抜き屑が各貫通孔に残存することを抑制でき、また各貫通孔の品質も良好にでき、さらに成形型の寿命も延ばすことができる。
【００４９】
また、第１振動付与手段１４による主として上下方向の振動に加えて、第２振動付与手段１５による主として水平方向の振動を付与することで、より各ピン１１６の先端部への抜き屑の付着を抑制でき、各貫通孔における抜き屑の残存を抑制でき、また各貫通孔の品質も良好にでき、さらに成形型の寿命も延ばすことができる。
【００５０】
このような孔開け方法における上成形型１１（ピン１１６）の加工速度、すなわち上下方向の移動速度については、必ずしも制限されないが、１００〜２００ｍｍ／ｓが好ましい。加工速度を１００ｍｍ／ｓ以上とすることで、基材２０に多数の貫通孔を効率的に形成できる。また、加工速度を２００ｍｍ／ｓ以下とすることで、上成形型１１等における負荷を低減し、上成形型１１等の寿命を延ばすことができる。
【００５１】
また、このような孔開け方法により孔開け加工される基材２０としては、発光装置用の連結基板の製造に用いられるグリーンシートが代表的なものとして挙げられ、特にガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物からなるグリーンシートが代表的なものとして挙げられるが、必ずしもこのようなものに制限されず、アルミナ粉末等の一般的なセラミックス粉末からなるグリーンシートであってもよい。また、基材２０の厚みについても、必ずしも制限されないが、発光装置用の連結基板の製造に用いるグリーンシートとしては０．１〜１ｍｍが好ましい。
【００５２】
以下、上記したガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物からなるグリーンシートを用いた発光装置用の連結基板の製造について説明する。まず、連結基板の構成について説明する。
【００５３】
図５は、連結基板の一例を示す平面図である。
連結基板３０は、中央部に個基板領域３１を有し、この個基板領域３１に複数の個基板３２が互いに隣接して配列されている。隣接する個基板３２の境界線上およびこれらの境界線の延長線上には分割溝３３が設けられ、また各個基板３２の４隅には厚さ方向に貫通する分割孔３４が設けられている。
【００５４】
図６は、図５に示す個基板３２を拡大して示す平面図である。また、図７は、図６に示す個基板３２のＡ−Ａ’線断面図である。
【００５５】
個基板３２は、例えば、２ワイヤタイプの発光素子が８個搭載され、これらが電気的に並列接続されるものである。個基板３２は、略板状の本体部３２１を有し、この本体部３２１の上部に枠部３２２が形成される。本体部３２１の上面のうち、枠部３２２で囲まれた領域が発光素子の搭載される搭載面３２３となり、またこの枠部３２２の内部は発光素子の搭載後にシリコーン樹脂等の封止材が注入されて封止される。
【００５６】
搭載面３２３には、発光素子と電気的に接続される配線導体３２４が設けられる。配線導体３２４は、第１の電極３２４ａおよび第２の電極３２４ｂを有する。第１の電極３２４ａは、搭載面３２３の中央に配設された１個のアノード側またはカソード側電極である。第２の電極３２４ｂは、搭載面３２３の外周部付近に配設された、第１の電極と反対極側の複数の電極である。第２の電極３２４ｂは、搭載される発光素子と同数形成され、それぞれ第１の電極３２４ａを囲む円周上に略等間隔で配設される。ここで、第１の電極３２４ａと第２の電極３２４ｂとの間の円周上の部分が、実際に発光素子が搭載される搭載部Ｔとなる。
【００５７】
個基板３２の下面には、アノード側およびカソード側に対応する一対の外部電極端子３２５が設けられる。一対の外部電極端子３２５は、それぞれ本体部３２１の内部に形成された接続ビア３２６を介して、第１の電極３２４ａ、第２の電極３２４ｂと電気的に接続される。また、本体部３２１の熱抵抗を低減するために、本体部３２１の内部にサーマルビア３２７および放熱層３２８が埋設される。
【００５８】
次に、連結基板３０の製造について説明する。
連結基板３０は、以下に示す工程Ａ〜Ｄを経て製造される。
【００５９】
（Ａ）グリーンシート作製工程
ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いてグリーンシートを作製する。グリーンシートとしては、例えば、本体部３２１を形成するための上層、中層、および下層の３枚のグリーンシート、ならびに枠部３２２を形成するための１枚のグリーンシートの計４枚を製造する。なお、各グリーンシートはいずれも所定数の個基板３２が形成されるものである。
【００６０】
グリーンシートは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させて製造する。
【００６１】
ガラス粉末としては、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０〜７００℃のものが好ましい。Ｔｇが５５０℃未満の場合には、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合には、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。
【００６２】
また、ガラス粉末は、８００〜９３０℃で焼成したときに結晶が析出するものが好ましい。結晶が析出することで、十分な機械的強度を得ることができる。さらに、ＤＴＡ（示差熱分析）により測定される結晶化ピーク温度（Ｔｃ）が８８０℃以下のものが好ましい。Ｔｃが８８０℃以下の場合、良好な寸法精度を得ることができる。
【００６３】
ガラス粉末としては、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５〜６％含有するものが好ましい。このようなものを用いることで、表面平坦度の向上が容易となる。
【００６４】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量が５７％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５％を超える場合には、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。
【００６５】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が１３％未満の場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１８％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００６６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８％を超える場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００６７】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めるとともに、ガラス溶融温度やＴｇを低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が９％未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が２３％を超える場合、ガラスが不安定になるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００６８】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、Ｔｇを低下させるために添加される。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が０．５％未満の場合、ガラス溶融温度やＴｇが過度に高くなるおそれがある。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量が６％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。
【００６９】
なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。
【００７０】
ガラス粉末は、上記組成を有するガラスを溶融法によって製造し、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕して得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水またはエチルアルコールを用いることが好ましい。粉砕機としては、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。
【００７１】
セラミックス粉末としては、従来からガラスセラミックスに用いられているものを使用でき、例えば、アルミナ粉末、またはアルミナ粉末とアルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末（チタニア粉末、ジルコニア粉末等）との混合粉末が好ましい。以下、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末を高屈折率セラミックス粉末と示す。
【００７２】
ガラス粉末とセラミックス粉末とは、例えばガラス粉末が３０〜５０質量％、セラミックス粉末が５０〜７０質量％となるように配合し、混合して、ガラスセラミックス組成物とする。また、このガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加してスラリーとする。
【００７３】
バインダーとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に使用できる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を使用できる。溶剤としては、トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノール等の有機溶剤を好適に使用できる。
【００７４】
スラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させて、本体部３２１となる上層、中層、および下層の３枚のグリーンシートを作製する。また、同様にして、枠部３２２となるグリーンシートを作製する。
【００７５】
（Ｂ）未焼成導体形成工程
上記工程で作製されたグリーンシートの表面および内部に、未焼成導体、すなわち未焼成配線導体３２４、未焼成外部電極端子３２５、未焼成接続ビア３２６、未焼成サーマルビア３２７、未焼成放熱層３２８等を形成する。
【００７６】
図８に示すように、上層用グリーンシート３２１ａには、各個基板３２の中央部となる位置に第１の未焼成電極３２４ａを形成する。また、第１の未焼成電極３２４ａを囲むようにリング状の未焼成連結導体３２４ｃを形成するとともに、８個の第２の未焼成電極３２４ｂを、未焼成連結導体３２４ｃから内側に延出するように略等間隔に形成する。ここで略とは肉眼で観察した際にそのように見える状態あるいはそのような概念に近い状態を指す。さらに、第１の未焼成電極３２４ａの中心部、および未焼成連結導体３２４ｃの所定の位置に、上層用グリーンシート３２１ａを貫通するように未焼成接続ビア３２６を形成する。
【００７７】
このような上層用グリーンシート３２１ａにおける未焼成接続ビア３２６の形成、特に貫通孔の形成に孔開け装置１０が用いられる。なお、図中、符号３３で示す破線は、後工程で分割溝３３が形成される溝形成予定部であり、符号３４で示す破線は、後工程で分割孔３４が形成される孔形成予定部である。このような分割孔３４についても、後述するように孔開け装置１０を用いて形成できる。
【００７８】
図９に示すように、中層用グリーンシート３２１ｂには、未焼成放熱層３２８を形成するとともに、厚さ方向に貫通するように未焼成接続ビア３２６および未焼成サーマルビア３２７を形成する。また、図１０に示すように、下層用グリーンシート３２１ｃには、厚さ方向に貫通するように未焼成接続ビア３２６および未焼成サーマルビア３２７を形成するとともに、下面に未焼成外部電極端子３２５を形成する。このような中層用グリーンシート３２１ｂにおける未焼成接続ビア３２６や未焼成サーマルビア３２７、下層用グリーンシート３２１ｃにおける未焼成接続ビア３２６や未焼成サーマルビア３２７の形成、特に貫通孔の形成に孔開け装置１０が用いられる。
【００７９】
第１の未焼成電極３２４ａは、上層用グリーンシート３２１ａを貫通する未焼成接続ビア３２６により一方の未焼成放熱層３２８と電気的に接続され、該未焼成放熱層３２８は中層用グリーンシート３２１ｂおよび下層用グリーンシート３２１ｃを貫通する未焼成接続ビア３２６により一方の未焼成外部電極端子３２５に電気的に接続される。第２の未焼成電極３２４ｂは、上層用グリーンシート３２１ａを貫通する未焼成接続ビア３２６により他方の未焼成放熱層３２８と電気的に接続され、該未焼成放熱層３２８は中層用グリーンシート３２１ｂおよび下層用グリーンシート３２１ｃを貫通する未焼成接続ビア３２６により他方の未焼成外部電極端子３２５に電気的に接続される。
【００８０】
各未焼成導体は、スクリーン印刷による導体ペーストの塗布、または充填により形成する。導体ペーストとしては、例えば、銅、銀、金等を主成分とする金属の粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀粉末、銀と白金からなる金属粉末または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。
【００８１】
（Ｃ）積層工程
上記工程で得られた本体部３２１となる上層用グリーンシート３２１ａ、中層用グリーンシート３２１ｂ、および下層用グリーンシート３２１ｃ、ならびに枠部３２２となるグリーンシートを所定の順序で重ね合わせ、熱圧着により一体化して未焼成連結基板３０を得る。なお、図示しないが、枠部３２２となるグリーンシートについても、例えば、一般的な孔開け装置等を用いて枠部３２２内の貫通孔を形成しておく。
【００８２】
（Ｄ）分割溝および分割孔形成工程
上記未焼成連結基板３０の表裏面に、それぞれグリーンシート切断機等を用いて各個基板３２の境界線上に分割溝３３を形成する。さらに、分割溝３３の交点に円形の貫通孔である分割孔３４を形成する。このような分割孔３４の形成についても孔開け装置１０が用いられる。
【００８３】
（Ｅ）焼成工程
分割溝３３および分割孔３４が形成された未焼成連結基板３０は、必要に応じてバインダー等を脱脂後、ガラスセラミックス組成物を焼結させるための焼成を行って連結基板３０とする。
【００８４】
脱脂は、例えば５００〜６００℃の温度で１〜１０時間保持する。脱脂温度が５００℃未満もしくは脱脂時間が１時間未満の場合、バインダー等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は６００℃程度、脱脂時間は１０時間程度とすれば、バインダー等を十分に除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
【００８５】
焼成は、緻密な構造の獲得と分割精度、生産性を考慮して、８００〜９３０℃の温度範囲で適宜時間を調整できる。具体的には、８５０〜９００℃の温度で２０〜６０分の保持が好ましく、特に８６０〜８８０℃の温度が好ましい。焼成温度を８００℃以上とすることで、緻密な構造を得ることができる。一方、焼成温度は９３０℃以下とすることで、変形による生産性の低下等を抑制できる。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。
【００８７】
（グリーンシートの作製）
酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２が６０．４％、Ｂ２Ｏ３が１５．６％、Ａｌ２Ｏ３が６％、ＣａＯが１５％、Ｋ２Ｏが１％、Ｎａ２Ｏが２％となるように原料を配合、混合する。この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより４０時間粉砕してガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
【００８８】
次いで、このガラス粉末、アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）、ジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製、商品名：ＨＳＹ−３Ｆ−Ｊ）を、ガラス粉末３８質量％、アルミナ粉末３８質量％、ジルコニア粉末２４質量％の割合となるように配合し、混合して、ガラスセラミックス組成物を調製した。このガラスセラミックス組成物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダーとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。
【００８９】
このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させて、グリーンシートを製造した。なお、グリーンシートの大きさは１７２ｍｍ×１７２ｍｍ、厚みは０．２ｍｍとした。
【００９０】
（実施例１）
孔開け装置として、第２振動付与手段を設けないこと以外は図１に示すような構成のものを用意した。ここで、上成形型の平面形状は矩形状（４７ｍｍ×３６ｍｍ）、バッキングプレートの厚みは９ｍｍ、ピンホルダーの厚みは６．５ｍｍ、基材固定用プレートの厚みは７ｍｍ、ピンホルダーと基材固定用プレートとの間隔は２．７ｍｍ、各ピンの先端面は基材固定用プレートの下面の位置までとし、上成形型全体の質量は２６２ｇとした。また、ピンの個数は８４個、各ピンの断面形状は円形状、断面積は０．０２５ｍｍ２とした。
【００９１】
一方、第１振動付与手段の超音波振動子には、発振器を接続し、入力電圧６７．０Ｖ、０．１７Ａ、４０ｋＨｚの電気信号を印加した。ブースターホーンは円錐台ホーンとし、上端の直径は３０ｍｍ、下端の直径は２５ｍｍとした。ジョイント部は、大径部の上面および小径部の下面の最大高さ粗さＲｚを０．８μｍに調整するとともに、径ｄ１は２５ｍｍ、径ｄ２は２０ｍｍ、高さｈ１は８ｍｍ、高さｈ２は２ｍｍ、質量は４７ｇとした。
【００９２】
このような孔開け装置を用いて、上記したグリーンシートに合計で４２０個の貫通孔を形成した。この際、上成形型（ピン）の加工速度、すなわち上下方向の移動速度は２００ｍｍ／ｓとした。また、ジョイント部の上面（大径部の上面）における上下方向の振幅は１２μｍ、ピンの先端部における上下方向の振幅は２μｍであった。なお、振幅の測定は、振幅測定器（型式：ＬＡＳＥＲ ＶＩＢＲＯＭＥＴＥＲ ＬＶ−１６１０  メーカー：ＯＮＯ ＳＯＫＫＩ）により行った。
【００９３】
このようなグリーンシートの加工に関し、以下に示すように、抜き屑、貫通孔の品質、および成形型寿命の評価を行った。
【００９４】
（抜き屑）
貫通孔が形成されたグリーンシートについて、マイクロスコープ（型式：ＶＷ−６０００  メーカー：ＫＥＹＥＮＣＥ）を用いて観察を行い、４２０個の貫通孔に対する抜き屑残りが１％未満であったものを「◎」、抜き屑残りが３％未満であったものを「○」、抜き屑残りが３%以上であったものを「×」と評価した。
【００９５】
（貫通孔の品質）
貫通孔が形成されたグリーンシートについて、マイクロスコープ（型式：ＶＷ−６０００  メーカー：ＫＥＹＥＮＣＥ）を用いて観察を行い、ピンの断面積に対する貫通孔のバリの大きさが１．２%未満であったものを「◎」、２%未満であったものを「○」、２％以上であったものを「×」と評価した。
【００９６】
（成形型寿命）
ピンの断面積に対する貫通孔のバリの大きさが２%を超えて発生する孔開け回数を成形型寿命と仮定して、１００万回以上であったものを「◎」、２０万回以上であったものを「○」、２０万回未満であったものを「×」とする。
【００９７】
（実施例２）
ブースターホーンの形状を変更し、ジョイント部の上面（大径部の上面）における上下方向の振幅を２１μｍ、ピンの先端部における上下方向の振幅を３〜４μｍに調整した以外は実施例１と同様にしてグリーンシートに貫通孔を形成し、評価を行った。なお、ブースターホーンは、上端の直径３０ｍｍ、下端の直径１２．５ｍｍとした。
【００９８】
（実施例３）
図１に示すように下成形型に第２振動付与手段を設けた以外は実施例１と同様にしてグリーンシートに貫通孔を形成し、評価を行った。なお、第２振動付与手段の超音波振動子には、発振器を接続し、入力電圧６７．０Ｖ、０．１７Ａ、４０ｋＨｚの電気信号を印加した。ブースターホーンは円錐台ホーンとし、超音波振動子側の直径は３０ｍｍ、下成形型側の直径は２５ｍｍとした。この際、下成形型における水平方向の振幅は２μｍであった。
【００９９】
（比較例１）
超音波振動を付与しないこと以外は実施例１と同様にしてグリーンシートに貫通孔を形成し、評価を行った。
【０１００】
抜き屑、貫通孔の品質、および成形型寿命の評価結果を表１に示す。
【０１０１】
【表１】
2013082038.tif 000003
【０１０２】
表１から明らかなように、上成形型、特にピンの先端部に超音波振動を付与することにより、グリーンシートに複数の貫通孔を同時に形成する際、各貫通孔における抜き屑の残存を抑制でき、各貫通孔の品質も良好にでき、成形型の寿命も延ばすことができる。また、ピンの先端部における振幅を３〜４μｍにすることで、効果的に各貫通孔における抜き屑の残存を抑制でき、各貫通孔の品質も良好にでき、成形型の寿命も延ばすことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…孔開け装置、１１…第１成形型（上成形型）、１２…第２成形型（下成形型）、１３…機台、１４…第１振動付与手段、１５…第２振動付与手段、１６…超音波振動遮蔽シート、２０…基材、１１１…バッキングプレート、１１２…ピンホルダー、１１３…成形型本体、１１４…基材固定用プレート、１１５…弾性体、１１６…ピン、１４１…超音波振動子、１４２…ブースターホーン、１４３…ジョイント部、１５１…超音波振動子、１５２…ブースターホーン
【図１】
2013082038.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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