电路板打孔攻克困难 0.01mm超细微型钻头成功面世

对于钻头大家不会太陌生，日常生活、生产中都会经常使用，在电子行业超小型的钻头也被广泛应用，最近，一款加工直径仅为0.01mm超细微型钻头在深圳成功面世，一举打破了寡头把持的局面，并成为世界最小钻头。那么只有直径只有1个丝的钻头到底有什么用途？研制超细微型钻头需要克服哪些问题？这将给我国的印刷电路板带来怎么样的新格局呢？

挑战超微细加工极限，十年磨一剑，成功推出0.01毫米钻头

随着电子芯片行业在先进制程上追赶纳米级别的突破，对应的印刷电路板也进入了微米时代。对于超高速、多层、超精密、多种材质的电路板的加工要求也进入了竞争激烈期，但是卡住脖子的就是加工工艺的限制，尤其是在电路板打孔上攻克十分困难。

上面说的“打孔”，行业名词是：微孔。这是印制电路板的关键结构，机械钻孔是印制电路板微孔主流的加工方法，而精密微型钻头则是加工印制电路板微孔的关键工具。

根据孔径大小可以分为：小孔（1.00-3.00mm）、次孔（0.40-1.00mm）、超小孔（0.10-0.40mm）、微孔（0.01-0.10mm）、次微孔（0.01-0.001mm）、超微孔（0.0001mm）。目前激光可以打孔可以做到超微孔，而在0.01mm超细微型钻头面世之前广泛使用的是超小孔钻头。

但是随着集成电路超大型化和精密化，对于电路板的要求越来越多，尤其是5G发展迅速，高密度互连板（HDI）、柔性电路板（FPC）和代表电路板最高技术的“IC载板”在印刷板中的比重逐年上升。这就要求板材上的钻孔越来越小，并且密度也越来越大。这就要求使用的钻头不但要更小，而且性能还要更好。

十年前，我国还只能生产直径0.1mm的微型钻头，超小孔、微孔钻头只能进口，因为是损耗品，价格高、受限制极大的阻碍了国产电路板行业的发展。别小看一个小小的钻头，一年的用量是按照亿支为单位的。其材料、工艺、精度、适应性都面临诸多问题，我国企业如何攻关的没有太多的相关披露信息，只提到了“NB涂层“解决了钻头磨损和寿命问题，在这里也不做过多探讨。

一句话总结就是：我们搞定了，暂时还用不上的微孔和次微孔加工的钻头，未来的电路板加工不用愁。

搞定意味着5G产业中的电路板集成化程度更高，板载芯片有了加工技术保障，各种难题引刃而解。高频高速板、软板加工不再困难。

针尖绣花，打开通往世界市场的大门，为印刷电路板带来新契机

0.01毫米是头发丝的7分之一左右，虽然钻体肉眼可见，但是作为钻头上还要刻出肉眼已观察不到的螺旋角设计，难度早已超过“针尖绣花”。工作时速高达30万转每分钟，要确保在高速运转下不断、不偏，切削刃锋利、排削性能好、导热稳定，都需要极高的技术水平。

研发团体10年的努力，终于攻关成功：

在“0.01mm超微钻头”生产上，通过小螺旋角、多段小角度斜面过渡结构设计，保证了微钻的可加工性和使用性能；通过设计专用的磨削砂轮和独特的托架结构，执行苛刻的砂轮动平衡标准，优化磨削参数，实现了超细微钻的高效高精度加工。

研发企业取得市场份额也是不错的，据介绍：“全球每三部手机中，就有一部在加工中使用过该企业生产的超微钻头。” 其成为了我国唯一、世界仅2家能生产0.01毫米极小钻头的企业之一，2019年PCB微钻铣刀年销量达到3.7亿支，市场占有率接近世界第一。

目前还不清楚是怎么解决微孔加工电路板过程中的同心度、跳动偏离问题的，有知道的朋友欢迎补充。可能有的朋友会说：激光打孔早就能做到0.0001mm的超微孔加工精度，为什么PCB行业还在用机械加工的方式呢？

这就要说到电路板的特殊性和激光打孔的缺点了.

首先，由于打孔工艺主要是为多层电路板上下层电路连同使用的，其孔径大小、孔深和孔径比都有严格要求，尤其是高频、高速电路要求更加严格，这就要求加工一致性必须一致。而激光打孔虽然孔径精度比较高，但是激光打出的孔具有一定的锥度，孔深以及孔深径比均受限制，不利于电路板的后段加工。

其次，激光打孔一般比较适合单一材质的，对于电路板的多层复杂材质，激光打孔的精度就会大打折扣。再加上激光打孔过程中再冷凝的材料以及排出物可能会在孔的上边缘出现，影响打孔的质量。而采用钻头机械加工，对于重点考虑的就是排出废料，所以机械加工长期稳定。

最后，电路板打完孔还要做很多后段工艺，激光打孔本质上是超高能力光束烧蚀的过程，对于孔洞附近覆铜板有烧蚀和高温氧化作用，不利于后段沉金等操作，也影响电路的稳定性。而使用钻头机械加工就重点考虑钻孔的发热、排屑等问题，并且根据不停板材，不同用途产品设计不同规格的钻头，在日常使用和维护上也比较容易。

别看是看似微小的进步，但是正是这些微小的进步累积成国产设备领先的地位。最值得一提的是相关新闻提到该消息，都注明了一句：”此直径产品暂无市场应用需求”。这段话十分令人振奋，为啥呢？因为我们在这个方面终于不是“等米下锅”，而是种稻待秋收。
编辑：hfy