PCB微細孔加工技術の現状と開発動向

PCB微細孔加工技術の現状と開発動向

PCB 製造、PCB 設計、および PCBA 処理メーカーは、PCB 微細孔処理技術の現状と開発動向について説明します。

本稿では、最も広く使用されている3つのPCB微細穴加工技術（機械穴あけ、CO2レーザー穴あけ、UVレーザー穴あけ）の特徴、現状、および今後の開発動向を紹介します。

キーワード | PCB; 微細孔加工; 機械掘削; CO2 レーザー穴あけ; UVレーザー穴あけ

1、はじめに

PCB の穴の主な機能は、層間の相互接続を実現したり、コンポーネントを取り付けたりすることです。 PCB 業界では、導電性があるかどうかによって、穴を電気めっきされた穴と電気めっきされていない穴に分けることがよくあります。 穴は、プレートが貫通しているかどうかによって、貫通穴、止まり穴、埋め込み穴に分けられます。

PCB業界で使用される穴形成方法には、機械的穴あけ、機械的打ち抜き、レーザー穴あけ、光誘起穴あけ、化学エッチング、プラズマエッチング、ジェットサンドブラスト、導電性柱穴あけ、絶縁交換、導電性ボンディングシートなどがあります。比較的広く使用されている 成熟した穴形成技術には、機械的穴あけおよびレーザー穴あけ (CO2 レーザーおよび UV レーザー) が含まれます。

PCBの現在の技術開発に関する限り、開口部が0.25mm以下であればマイクロポーラスと呼ぶことができます。 微細穴加工には、機械穴あけ、CO2レーザー穴あけ、UVレーザー穴あけの3つの方法が一般的です（一般的に、機械穴あけは口径0.1mm以上の貫通穴に使用され、レーザー穴あけは直径0.1mm以上の止まり穴に使用されます）。 0.1mm 以下の開口部)。 本稿では、主にこれら3つの微細穴加工技術を紹介します。

2、 メカニカルドリリングマイクロホール技術

機械式穴あけ加工の主な特徴は、高速加工（最高速度は 350000 rpm に達する）、および穴形状（穴壁の粗さが一般的に 30 μ m 以下で管理されている場合）、穴（穴の公差が一般的に 30 μ m 以下で管理されている場合）です。 ≤+10 μ m/-40 μ m) および穴の位置 (穴の位置精度が通常 ≤± 50 μ m 以内に制御されている場合) 高品質要件。 機械穴あけの概略図を下図に示します。

2.1 資料

マイクロホールの機械的穴あけに使用される主な材料は、ドリル ビット (ドリル ビット、ドリル ニードル、ドリル ノズルとも呼ばれます)、カバー プレート (パネルとも呼ばれます)、ベース プレート (ベースプレートとも呼ばれます) です。

2.1.1 ドリルビット

ドリルは、機械的な穴あけのプロセスで使用される切削工具です。 PCB用ドリルビットは、一般的にタングステンコバルト合金（硬質合金材料）で作られています。 この合金は、炭化タングステン (WC) 粉末 (90 ～ 94%) をマトリックスとして、コバルト (Co) (6 ～ 10%) を結合剤として、高温高圧で焼結したものです。 硬度が高く（主にWC由来）、耐摩耗性に優れています。

マイクロポーラス ビットの開発動向は、WC 粒子サイズが 0.3 ～ 0.2 μ に変化することです。m 方向はナノメートル レベルに縮小され、構造はダブル チップ放電からシングル チップ放電に変更され、ドリル先端角度はトルクを向上させるために増加します。 抵抗、靭性を改善し、剛性の要件を確保します。

現在、PCB 用に一般的に使用されている微孔性ドリルの直径仕様は、一般的に 0.1、0.15、0.2、および 0.25 mm です (図 3 に示すように、0.05 mm と 0.075 mm もありますが、実際の量産用途はほとんどありません)。 ビットシャンク径はΦ2.0mmが一般的で、Φ3.175mmも使用（従来のドリルシャンク径はΦ3.175mmが一般的）； ビット刃先は主にUC型（刃先と穴の摩擦を少なくするために刃先を研磨） 微細穴ドリルビットの応力集中現象を分散させるために、図4に示すようにドリルハンドルと刃先の間に緩衝部を設けて段付きタイプにするのが一般的です。

マイクロホールを加工する際には、次の 5 つのパラメータに注意する必要があります。

(1) 速度・切削速度

速度: 1 分あたりのスピンドルの回転数。 切断速度: 切断距離/分

(2) 送り速度・送り量

送り速度: 1分間にスピンドルが下降する距離; 送り量：主軸1回転あたりの穴あけ距離

(3) RETURN SPEED RETURN SPEED: スピンドルが 1 分間に上昇する距離

(4) 積層枚数

積層プレートの数に影響を与える要因は、層の数、厚さ、最小穴径、穴位置公差要件、内側の銅の厚さ、ホールリングなどです。プレートの層数、厚さ、および最小穴径は主に 心配している。

(5) ビットステータス

ビットの状態には、研磨回数と穴あけ数が含まれます。 微孔性ビットの研磨回数が増えると、穴あけ品質が徐々に低下するため、穴あけの数を減らす必要があります。 微孔性ビット (特に 0.1 および 0.15 mm ビット) は研磨が難しいため、PCB メーカーは通常、一度使用すると廃棄します (ドリル パラメータを調整することで、ドリルで開ける穴の数を増やすことができます)。

3、 レーザードリル微細穴加工技術

レーザー穴あけの台頭の主な理由は次のとおりです。密度が高く、薄く、フラットな PCB の開発傾向 (スルー ホールを減らし、ブラインド ホールを増やすことが、密度を向上させる最も効果的な方法です)。 微細な止り穴の加工は、機械的な穴あけでは迅速かつ安定的に大量生産することはできません。

レーザー穴あけの主な特徴は次のとおりです。 光学加工 (CO2 レーザーまたは UV レーザー)、穴の形状 (穴壁の粗さは通常 ≤ 18 μ m で制御されるなど) 穴の直径 (穴の直径の公差が通常 ≤± 20 以内に制御される場合) μ m) および穴の位置 (穴の位置の精度が通常 ≤± 20 μ m で管理されている場合) 高品質の要件。

実際、「レーザー穴あけ」という用語は正確ではありません。 正確な用語は「レーザー穴あけ」（主に光学処理）です。 この業界は一般的に「レーザー穴あけ」と呼ばれているため、この記事も「レーザー穴あけ」と呼んでいます。

現在、PCB 業界で一般的に使用されているレーザー掘削装置には、CO2 レーザー掘削装置と UV レーザー掘削装置の 2 種類があります。 CO2 レーザー掘削リグのほとんどは、2 軸および 2 台のテーブル タイプです (1 つのレーザー ビームを 2 つのレーザーに変換する時分割または光分割方式を使用して、同時に 2 つのボードを処理し、処理効率を向上させます)。

CO2 レーザー穴あけの主な加工パラメーターは次のとおりです。ビーム径、パルス幅、パルス数。 UV レーザー穴あけの主な加工パラメーターには、ビーム移動速度と歩行軌跡、ターン数、レーザー周波数、レーザー出力 (比較的複雑) が含まれます。 PCB 製造、PCB 設計、および PCBA 処理メーカーは、PCB 微細孔処理技術の現状と開発動向について説明します。