六层厚铜印制板钻孔工艺改进

随着电子元器件的密集度不断增加，使得缩小线宽成为PCB设计的必然发展趋势，为了提高线路的电流承载能力，需要相应提高导体厚度即铜厚，而厚铜板在钻孔生产过程中出现的内层拉伤、孔粗、钉头等问题是报废率最高的。现通过对一款六层板内、外层140 μm（4 oz）厚铜板采用特定的钻头以跳钻的方式，同时优化钻孔的参数来达到改善厚铜板钻孔不良。

1 钻孔方案设计

1.1  物料准备 

（1）FR4 0.2mm 4/4oz 厚铜板12PNL，6层板，内外层铜厚均为140 μm （4 oz）；

（2）金洲全新UC钻头：Ф0.4×7.0 mm，Ф0.6×9.5 mm，Ф0.8×9.5 mm各10支；

（3）铝片、白垫板、松林四轴钻机。

1.2  试验方案

试板主要以调整钻孔参数为主，即S（转速）、F（进刀速），详见表1。参数调整均是在我司现有厚铜板钻孔参数上进行，试验共9种方案。

1.3  跳钻钻带制作

为了增强孔壁铜的结合力，在内层图形设计时都会增加独立Pad，客户一般不允许删除，我公司也做过删除独立Pad的试验，结果做热冲击后孔壁铜有被拉起的现象。因为内层独立Pad在钻孔时钻头与铜摩擦产生热量无法及时排出，造成Pad温度升高，从而导致树脂缩陷，同时由于钻针温度过高也会产生烧孔及孔壁较粗的问题。为了改善此种问题，通过分步钻（或分段钻）有明显的改善，但“喇叭孔”不易解决。对此，决定采用跳钻方法来改善厚铜板钻孔品质问题。试板图形按点阵式设计（如图1），试板跳钻时不同颜色的孔各1把刀一次钻完。从第500个孔开始，每隔100个孔设计10个尾孔，即可以观察孔粗情况又可以追塑到孔限对孔壁质量的影响。

1.4  钻孔参数

根据现有厚铜板参数条件，设置孔径Ф0.4 mm、Ф0.6 mm、Ф0.8 mm，钻孔参数分别见表2。

2 钻孔孔粗切片

采用跳钻钻带，按照以上参数对内/外层4 oz厚铜测试板进行钻孔测试，钻孔后对三种孔径各9种方案孔粗切片，以金像显微镜放大100倍测量。按测量数据得出三种孔径的孔壁粗糙度平均值（见表3、见图2）。

小结：由以上数据可以看出：

（1）3种孔径孔粗均比正常不跳钻生产效果好，其孔粗都在要求范围25 μm内，其中孔粗最大值是22.18 μm，最小值是11.09 μm。

（2）Ф0.4 mm孔第3、第5种方案较好；Ф0.6 mm孔第3、第6种方案较好；Ф0.8 mm孔第5、第6种方案较好。

3 不同供应商钻头钻孔孔粗比较

采用不同供应商钻头在同样参数条件下钻孔，二种不同孔径的孔粗效果进行比较（见表4）。

小结：从上表数据可以看出：

（1）金洲钻头的粗孔效果好于菁茂钻头；

（2）跳钻钻孔的孔粗效果明显好于正常钻孔（不跳钻）的孔粗效果。

4 结论与建议

通过试板，用9种钻孔参数分别对菁茂和金洲钻头正常钻孔的孔粗情况进行了对比，同时对跳钻钻孔与正常钻孔的孔粗进行了比较，得出以下结论：

（1）金洲钻头的孔粗好于菁茂钻头，厚铜板钻孔时使用金洲UC型钻头生产；

（2）厚铜板钻孔时跳钻钻孔的孔粗明显好于正常钻孔（即不跳钻）的孔粗，厚铜板在钻孔时可采用跳钻的方法进行；

（3）厚铜板钻孔时孔限的多少与孔粗有直接的关系。厚铜板钻孔时孔数设置：Φ0.4 mm及以下钻头最高钻孔数设置在800孔；Φ0.4 mm~1.2 mm钻头最高钻孔数设置为1000孔；Φ2.5 mm及以上钻头最高钻孔数设置为500孔；其它直径钻头按正常参数设置；

（4）厚铜板钻孔参数在原有工作指示参数的基础上，将转速S下降10%，进刀速F下降30%进行生产。