PCB微孔加工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

本文介紹了目前應(yīng)用最廣泛的三種PCB微孔加工技術(shù)（機(jī)械鉆孔、CO2激光鉆孔、紫外激光鉆孔）的特點(diǎn)、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

一、簡介

PCB中孔的主要作用是實(shí)現(xiàn)層與層之間的互連或安裝元器件。 PCB行業(yè)常根據(jù)孔是否導(dǎo)電將孔分為電鍍孔和非電鍍孔； 孔按板材是否鉆通分為通孔、盲孔和埋孔。

PCB行業(yè)使用的成孔方式有：機(jī)械鉆孔、機(jī)械沖孔、激光鉆孔、光致鉆孔、化學(xué)刻蝕、等離子刻蝕、噴射噴砂、導(dǎo)電柱鉆孔、絕緣置換、導(dǎo)電鍵合片等，應(yīng)用比較廣泛 成熟的成孔技術(shù)有：機(jī)械鉆孔和激光鉆孔（CO2激光和紫外激光）。

就目前PCB的技術(shù)發(fā)展而言，孔徑在0.25mm以下的都可以稱為微孔。 微孔鉆孔常用的方法有機(jī)械鉆孔、CO2激光鉆孔和紫外激光鉆孔三種（孔徑0.1mm及以上通孔一般采用機(jī)械鉆孔，孔徑0.1mm及以上的盲孔采用激光鉆孔） 0.1mm及以下的孔徑）。 本文主要介紹這三種微孔鉆削技術(shù)。

二、機(jī)械鉆微孔技術(shù)

機(jī)械鉆孔的主要特點(diǎn)是：高速加工（最高轉(zhuǎn)速達(dá)到350000轉(zhuǎn)/分鐘），孔形（如果孔壁粗糙度一般控制在≤30μm）孔徑（如果孔徑公差一般控制在 ≤+10μm/-40μm）和孔位（如孔位精度一般控制在≤±50μm以內(nèi)）質(zhì)量要求高。 機(jī)械鉆孔示意圖如下圖所示。

2.1 材料

用于微孔機(jī)械鉆孔的主要材料有：鉆頭（又稱鉆頭、鉆針、鉆嘴）、蓋板（又稱面板）、底板（又稱底板）。

2.1.1 鉆頭

鉆頭是機(jī)械鉆孔過程中使用的切削工具。 PCB用鉆頭一般采用鎢鈷合金（硬質(zhì)合金材料）。 該合金以碳化鎢（WC）粉末（90~94%）為基體，鈷（Co）（6~10%）為結(jié)合劑，經(jīng)高溫高壓燒結(jié)而成。 它具有高硬度（主要來自WC）和高耐磨性。

微孔鉆頭的發(fā)展趨勢是WC粒徑由0.3~0.2μm方向縮小至納米級，結(jié)構(gòu)由雙排屑改為單排屑，加大鉆尖角度提高扭矩 性，提高韌性，保證剛性要求。

目前PCB常用微孔鉆的直徑規(guī)格一般為0.1、0.15、0.2和0.25mm（也有0.05mm和0.075mm，但實(shí)際量產(chǎn)應(yīng)用較少，如圖3所示）； 鉆頭柄徑一般采用Φ2.0mm，也有采用Φ3.175mm（常規(guī)鉆柄直徑一般為Φ3.175mm）；鉆頭刃口多為UC型（鉆頭刃口經(jīng)過磨削，減少刃口與孔的摩擦力 wall）；為了分散微孔鉆頭的應(yīng)力集中現(xiàn)象，一般在鉆柄與切削刃之間加緩沖段，形成階梯式，如圖4所示。

加工微孔時應(yīng)注意以下五個參數(shù)：

(1)速度/切削速度

轉(zhuǎn)速：主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)； 切割速度：每分鐘切割距離

(2)進(jìn)給速度/進(jìn)給量

進(jìn)給速度：主軸每分鐘下降的距離； 進(jìn)給量：主軸每轉(zhuǎn)鉆孔的距離

(3)RETURN SPEED 返回速度：主軸每分鐘抬升的距離

(4)層壓板數(shù)

影響疊層板數(shù)的因素有：層數(shù)、厚度、最小孔徑、孔位公差要求、內(nèi)層銅厚、孔環(huán)等。板的層數(shù)、厚度、最小孔徑主要應(yīng) 擔(dān)心的。

(5) 位狀態(tài)

鉆頭狀態(tài)包括研磨次數(shù)和鉆孔數(shù)。 隨著微孔鉆頭磨削次數(shù)的增加，鉆孔質(zhì)量會逐漸變差，因此需要減少鉆孔數(shù)量。 由于微孔鉆頭難磨（尤其是0.1和0.15mm的鉆頭），PCB廠家一般用一次就報(bào)廢（可以通過調(diào)整鉆孔參數(shù)來增加鉆孔數(shù)）。

三、激光打孔微孔技術(shù)

激光打孔興起的主要原因是：PCB板致密、薄化、扁平化的發(fā)展趨勢（減少通孔和增加盲孔是提高密度最有效的方法）； 微盲孔的加工不能通過機(jī)械鉆孔實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的批量生產(chǎn)。

激光打孔的主要特點(diǎn)是：光學(xué)加工（CO2激光或紫外激光）、孔形（如孔壁粗糙度一般控制在≤18μm）孔徑（如孔徑公差一般控制在≤±20 μ m)和孔位(如孔位精度一般控制在≤±20 μ m)質(zhì)量要求高。

其實(shí)，“激光打孔”這個詞并不準(zhǔn)確。 準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是“激光打孔”（主要是光學(xué)加工）。 由于業(yè)界普遍稱為“激光鉆孔”，本文也稱為“激光鉆孔”。

目前PCB行業(yè)常用的激光打孔機(jī)有兩種：CO2激光打孔機(jī)和紫外激光打孔機(jī)。 CO2激光打孔機(jī)多為雙軸雙工作臺式（采用分時或分光方式，將一束激光變?yōu)閮墒す馔瑫r加工兩塊板，提高加工效率）。

CO2激光打孔的主要加工參數(shù)有：光束直徑、脈沖寬度和脈沖數(shù)； 紫外激光打孔的主要加工參數(shù)包括：光束移動速度和行走軌跡、圈數(shù)、激光頻率和激光功率（比較復(fù)雜）。 PCB制造、PCB設(shè)計(jì)和PCBA加工廠家將講解PCB微孔加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。