涂树脂铝基盖板钻孔加工制程中性能分析

PCB 钻孔用涂树脂铝基盖板

钻孔加工制程中技术分析

制作人：韩国 DS TECH

FES-W100

铝片:70㎛

润滑剂:30㎛ Drill Dia

0.075mm~0.15mm Drill Dia 0.20mm~0.25mm FES180 铝片:120㎛ 润滑剂:60㎛

背景技术

印刷电路板的功能是把电子零部件贴装在其上面，并使电子零部件互相形成连接状态，印刷电路板是构成电器产品的重要内部零部件。

制造上述电路板时，在垫板上叠多层裸基板，把盖板配置到最上层裸基板的上面，从其上面对进出板进行贯通加工，与此同时，使钻头在裸基板的正面形成小孔。

盖板板材通常使用不含润滑层的纯铝板材，例如 A1000系列材料的铝板材，主要是为了在印刷电路板用裸基板上钻小孔时防止破损，减少毛边及改善位置精度。

近年来由于电子零件高密度的安装在印刷电路板上，因此电路线宽及间距日益变窄，钻孔加工设备的速度提高，基板的叠层数也逐渐增加，需要钻出直径小于0.30mm的小孔。

使用不含润滑层的纯铝片板作为盖板时，小孔作业后容易影响位置精度并造成钻针破损。使用铝板才时钻头的刃常常破损或钻针本身断裂，不能增加裸基板的层叠数以用于制造印刷电路板的钻孔，因而降低了钻孔加工效率。而且钻头刃在基板面上出现打滑动作而无法在准确的位置钻出小孔。另一个问题是小孔的内壁墙面的表面变粗糙，将在后续电镀制程中会引起问题。

为了防止钻刀刃的破损及断裂，防止小孔的内壁变粗糙，以及改善裸基板小孔的位置准确度，人们开发了一种通过在基板的一面上贴附润滑材料而使金属板的一面形成润滑层的树脂镀膜金属板即润滑铝片。

例如厚度达5um到500um的铝箔的表面上形成了厚度为2um~300um的有机物质层的润滑剂板材。具体说，该印刷电路板钻孔用润滑剂板材的有机物质层是含有聚醚酯、固相水溶性润滑剂及聚乙二醇的混合物，或者是含有聚醚酯、固相水溶性润滑剂及液相水溶性润滑剂的混合物。

在印刷电路板的钻孔加工制程中，作为裸机板的铜箔接触面是金属层，ADD:RM113,Bdong Sinmyeong Twin T ower,Choji-dong,Danwon-gu,Ansan-si,Gyeonggi-do Korea

当钻孔加工制程中使用的板材的金属层与作为裸机板的铜箔层接触时，铜箔与板材之间的紧密接触性减弱而在其间隙处形成空气层，而且由于无法吸收钻孔加工机的旋转振动而出现细微的打滑现象。该现象将在钻头的钻孔加工制程中引起滑动，从润滑层带入的润滑剂物质与钻了小孔的基板屑片混合，一并被吸入时，无法顺利的排放，而被钻孔用板材的基板接触面阻挡并重新埋入，钻孔加工机出现错误动作，其结果就是无法执行所设计的孔加工作业。

使用润滑铝片可以在印刷电路板的孔加工过程中提高加工制程中使用的板材与基板之间的紧密接触性并获得高质量的效率的方法时，发现如果使金属层背面的θ值在滑动实验中大于特定值，钻孔加工制程用板材与基板之间的紧密接触性就能获得改善，并防止层间打滑现象。

除此之外在印刷电路板的孔加工过程中改善钻头直进性；提高钻头的耐磨性；减少钻了孔壁内胶渣。

上述课题可以通过具有润滑功能的有机物质层与金属层的钻孔用板材来解决。较为适当的应用方法是，金属层背面除了包含具有润滑功能的有机物质层之外，还应包括由与上述有机物质层相同材料或其他树脂构成的防滑层。

具体实施方式

下面，利用图对本发明做进一步说明。

润滑层

铝片层

钻孔加工制程用板材在金属层的一个面上形成了具有润滑功能的有机物质层（润滑层），当使用滑动实验机以滑动法进行倾斜实验时，该金属层背面开始对于铜箔进行滑动时的θ值达于20°。

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在滑动实验中，金属背面开始相对于铜箔进行滑动时的θ值大于20°时，其与铜箔等组成基板的表面之间存在着较大的摩擦力，可以在钻孔加

工时提高其位置精度，也就是说，可以满足所规定的CPK

值。金属背面的θ大于20°时，对最终制作完毕的钻孔加工用板材测量的cpk值介于2.1到2.4范围内，显现出优异的位置精度。

上述θ值表示了其摩擦力大于金属层与铜箔之间的固有摩擦力。如果金属层背面在滑动实验中开始相对于铜箔进行滑动时的θ值小于20°，则无法防止钻孔加工用板材与铜箔基板之间的滑动现象。

一般来说，钻孔制程中板材中具有润滑功能的有机物质层可以是水溶性，也可以是非水溶性聚合物。

润滑层的厚度应该维持在20~30um范围内，厚度太薄就无法在钻孔加工时发挥润滑剂的作用及排放屑片的作用；厚度太厚则降低钻孔加工的精密度或引起钻头破损。

上述防滑层不仅可以改善板材与基板之间的紧密接触性，还具有缓冲层的作用并减少钻头振动，进而改善钻孔时的直进性，减少钻孔加工过程中屑片重新埋入基板的现象。也就是说能减少胶渣，进而提高钻孔加工后的基板质量。可以在钻孔时发挥缓冲作用，进而减少钻头磨耗。

实验例：

金属层：９９％以上的铝板的一面或两面进行ＡＬ辊轧时通过ＷＯＲＫ

ＲＯＬＬ上进行浮雕处理提高其粗糙度，形成表面粗糙度大于０．３ｕｍ的铝箔。

润滑层：在130um厚度纯铝板的两面，使用乙烯／甲基丙烯共聚物树脂

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（杜邦NUCREL，等级0910）形成35um厚度润滑层。

防滑层与铜箔之间摩擦系数（θ值）

及孔内胶渣。

0.４ｍｍ厚度的双面铜箔印刷电路板（ＦＲ－４铜厚为１８ｕｍ）的位置，此时层叠７张电路板，在其下面配置了由１.５厚垫木板，然后进行了钻孔作业。

加工条件如下：

●钻针：直径0.25mm

●旋转速度：125000RPM

●下刀速度：2.5ｍ／分钟。

●孔距：0.５ｍｍ

●钻针数：5000针

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（1）层叠7张印刷电路板并进行5000次钻孔后，针对最下端第7张基板评估其空位置的精密度。也就是说针对最下端基板

的5000个孔测量其孔中心部的误差间隔并计算其最大值，

最大值小于50um的标示◎，大于50um但小于70um的标示○，

介于70到100um的标示△，大于100ugm的标示X.

（2）针对第5张基板评估内墙粗糙度，测量第4000个孔及前后2孔的各钻孔墙面的左右内墙粗糙度，其平均值小于5.0um的

标示◎，小于7.0um的标示○，小于10um的标示△，大于10

um的标示X.

（3）针对钻孔加工实验中制成的孔检查其胶渣现象。胶渣是摩擦热的扩散不充分而导致钻针温度升高，使芯片的树脂部

位软化并溶解，然后重新粘接在贯通空内壁的内层铜箔截

面的现象。清洗后使用显微镜观察20贯通孔德截面，如果

没有发现胶渣则给予10分，发现微量胶渣则给予5分，从整

体上发现胶渣则给予0分。

表2为上述1~3的测量结果。

（表2）

密度，还可以降低内壁的粗糙度。但是如果邻接基板的面是金属层，其与ADD:RM113,Bdong Sinmyeong Twin T ower,Choji-dong,Danwon-gu,Ansan-si,Gyeonggi-do Korea

ADD:RM113,Bdong Sinmyeong Twin T ower,Choji-dong,Danwon-gu,Ansan-si,Gyeonggi-do Korea TEL: 0082-10 4910 5023 FAX:0082-314940587

Email:ukdo79@empas.com 基板之间的紧密接触性减弱并影响孔德精密度，还对孔壁的表面粗糙度造成不良影响。

如前所述，润滑功能的有机物质层与金属层的钻孔制程用板材，该板材的金属层背面开始相对于铜箔面进行滑动时的tan θ值大于一定值时，可以提高其与基板之间的紧密接触性并防止板材与基板之间形成空气层，进而改善钻孔加工时的钻头直进行，减少钻头振动，因此可以维持钻头的耐磨耗性并延长更换周期，防止钻孔屑片流入基板与金属层之间并解除了出现错误动作的危险。

2013年6月12日