Ø2.00mm以下PCB微细槽钻头制作工艺变更研究

2019-01-17陈雄建林春晖

印制电路信息 2019年1期

陈雄建张鑫林春晖

（深圳市金洲精工科技股份有限公司，广东深圳 518116）

0 前言

近几年亚洲尤其是中国PCB市场的表现令人瞩目，占全球PCB市场的份额逐年在增加，与持续看好的PCB市场相适应，全球的微细钻头（简称微钻）市场也取得长足的发展，金洲公司为获得更多的市场，除保证品质稳定第一要素外，成本战也是我们一直努力在在做的事。

1 PCB微型钻头工艺发展

微细钻头如图1最初由整支硬质合金来制造，在降低成本的因素驱动下，微钻钻径的结构发生明显工艺变化，从最初的整体合金微钻发展到不锈钢柄和硬质合金等径对焊式，再到现在最新的不锈钢柄和硬质合金大小平焊式[1]。微钻焊接工艺发展过程如图2所示[2]。图示中微细钻头的钻径部位的原材料直径大小渐渐变小，原材料成本大幅度下降。在降成本的同时，微钻产品产品加工流程中的前工序加工工艺发生较大的变化，由原先的整支转换成焊接式结构，因此在产品使用性能中新工艺微钻需具备一定品质要求，除耐磨性、刚性、排尘性能、孔壁粗糙度、孔的精度外，需保证一定的焊接强度防止断刀、脱焊，焊接强度同焊接截面积、焊材特性、焊剂量、焊接温度、焊接时间、焊缝间隙息息相关。

图1 微钻成品外观

图2 微钻整体结构形式

2 PCB微细槽钻工艺变更前后差异研究

目前，PCB行业常用的微钻按设计外观不同分ST（Straight Type）型和UC（Undercut Type）型，PCB对孔壁品质要求越来越高，当前以UC型微钻为主流产品[3]，与ST型的设计差异（如图3）。

图3 ST、UC型微钻

2.1 工艺变更前后的差异

PCB微细槽钻加工工艺变更前采用的等径焊接工艺，合金长度12.3 mm、钢柄长度26.1 mm，焊接后总长（38.45±0.03）。详细工艺流程：对焊→去焊疤、精磨柄→柄径激光打字→钻径精磨→开槽磨尖→清洗、检测。变更后的合金长度10.7 mm、直径Ø2.10 mm大小平焊详细工艺流程：平焊→定长、去皮→过渡台→半精磨磨钻径→精磨钻径→开槽磨尖→清洗、检测。变化主要体现在开槽之前的工序，开槽前的变更前后的外观差异图（如图4、图5）。

图4 旧工艺精磨钻径后槽钻

图5 新工艺精磨钻径后槽钻

2.2 新工艺的微细槽钻外观变化

新工艺的微细槽钻外观变化（如图6）。

图6 新工艺产品外观变化图（Ø1.10-8.5）

在PCB微钻磨削加工领域，金刚石砂轮适于磨削加工硬质合金，CBN砂轮适于加工不锈钢。图6从左至右微钻开槽前外观变化是由不同的加工工序进行的决定，从图5所示的精磨钻径后的外观清晰看见在大斜面处有两种材质交汇，因此新工艺产品的加工不是简单一两道工序就能完成，图6中把产品加工拆分到各工序，尽量避免砂轮同时加工不锈钢与合金，导致砂轮磨损块出现品质异常现象。通过研究各工序加工工艺特性特设定了满足该产品的加工工艺流程。

2.3 新工艺产品的评价指标

据微细槽钻产品的适应PCB板材用途提出的品质要求，变更可行评估评价指标：焊接强度，对比孔位精度，批次测试孔位精度及孔粗，极限测试断刀及脱焊、磨损情况。

3 PCB微细槽钻变更应用测试

3.1 测试规格、参数设置及测试条件

测试规格、参数设置及测试条件（见表1、表2）。

3.2 新工艺微细槽钻应用测试

新工艺微细槽钻应用测试（见表3）。

分别同等条件下对比金洲公司《抗折强度检测标准》，均发现满足产品使用要求（见表4）。

如表4上三个规格产品新旧工艺不同孔数的孔位精度CPK值相当，说明新工艺没降低该微细槽钻的使用性能。上述知识单单对比测试，选用的样本量少，为降低应用测试判断与否风险，每种刀批次测试板材分别南亚NP-140和FR4玻纤板，批次测试孔位精度情况及使用金相显微镜测算孔粗情况。实验数据证明孔位精度CPK均大于1.67，孔粗远小于25 μm.