Mehāniskās PCB urbšanas laikā vienam mikrourbim nepārtraukti jāieurbjas vairākos materiālos, tostarp vara folijā, sveķos, stikla šķiedrā un funkcionālajās pildvielās. Lai gan process var šķist tikai atkārtota urbšana, mikrourbja griešanas malas nepārtraukti tiek pakļautas abrazīvam nodilumam no cietām daļiņām, berzes karstuma un cikliskām mehāniskām slodzēm.
Tā kā PCB ražošana turpina attīstīties, virzoties uz lielāku shēmu blīvumu, lielāku slāņu skaitu un smalkākām ģeometrijām, urbto caurumu diametri kļūst arvien mazāki. Tikmēr arvien plašāk tiek izmantoti grūti apstrādājami lamināti, tostarp materiāli ar augstu Tg un augstu pildvielu saturu. Jo īpaši, ja mikrourbja diametrs ir mazāks par 0,1 mm, tiek izvirzītas daudz stingrākas prasības urbšanas gala izturībai, griešanas malu nodilumizturībai, skaidu evakuācijai un kopējai urbšanas stabilitātei.
Kad rodas ievērojams nodilums, ietekme sniedzas tālāk par samazināto instrumenta kalpošanas laiku. Tā var izraisīt arī palielinātu urbuma sienas raupjumu, ieejas un izejas raupjumu veidošanos, samazinātu urbuma diametra vienmērību un pat urbja lūzumu.
Tāpēc mikrourbju nodilumizturības uzlabošana un berzes samazināšana, izmantojot virsmas pārklājumus, kļūst par svarīgu tehnisku pieeju PCB urbšanas kvalitātes uzlabošanai.
1. Mikrourbja nodilums ietekmē ne tikai instrumenta kalpošanas laiku
PCB lamināti parasti sastāv no vara folijas, sveķiem, stikla šķiedras un dažādām funkcionālām pildvielām. Ātrgaitas urbšanas laikā mikrourbim atkārtoti jāpārgriež materiāli ar ievērojami atšķirīgām mehāniskām un termiskām īpašībām. Stikla šķiedras un noteiktas cietas pildvielas nepārtraukti izraisa abrazīvu nodilumu urbšanas punktā un griešanas malās, savukārt sveķi var pielipt urbšanas punktam vai spirālveida rievām berzes un griešanas siltuma kombinētās ietekmes rezultātā, negatīvi ietekmējot sekojošo skaidu izvadīšanu.
Palielinoties urbto caurumu skaitam, mikrourbja griešanas malas pakāpeniski kļūst neasas. Attiecīgi palielinās aksiālais spēks, kas nepieciešams, lai iekļūtu laminātā, savukārt berze un siltuma veidošanās var vēl vairāk pastiprināties. Šādos apstākļos griešanas darbība ar vara foliju, sveķiem un stikla šķiedru pakāpeniski pasliktinās, kā rezultātā rodas saspiešana, skrāpēšana vai plīsumi, nevis tīra materiāla noņemšana. Tas var palielināt cauruma sienas raupjumu, radīt izteiktākus ieejas un izejas raupjumus un samazināt cauruma diametra vienmērīgumu. Smalkām PCB un augsta blīvuma starpsavienojumu jeb HDI platēm šie defekti var arī apgrūtināt sekojošo cauruma metalizāciju un kvalitātes kontroli.
Turklāt, jo mazāks ir mikrourbja diametrs, jo ierobežotāka ir tā spirālveida rievu skaidu uzņemšanas spēja. Kad skaidas uzkrājas vai sveķi pielīp urbšanas punktam, griešanas malām vai skaidu rievām, urbšanas pretestība var ievērojami svārstīties. Apvienojumā ar mikrourbja nodilumu, vārpstas izslīdi vai nepiemērotiem urbšanas parametriem var palielināties lieces un vērpes slodzes, kas iedarbojas uz mikrourbi, tādējādi palielinot urbja deformācijas un lūzuma risku.
2. Kā mikrourbšanas pārklājumi uzlabo PCB urbšanu?
Cietus pārklājumus, piemēram, ta-C, AlTiN, AlCrN un CrN, var uzklāt uz PCB mikrourbjiem. Starp šiem materiāliem tetraedriskā amorfā ogle jeb ta-C apvieno augstu cietību ar zemu berzes koeficientu, palīdzot samazināt griezējšķautņu nodilumu un urbšanas pretestību, vienlaikus aizsargājot urbšanas punktu un griezējšķautnes. Praktiskā pielietojumā mikrourbju pārklājumi uzlabo urbšanas veiktspēju, galvenokārt aizkavējot griezējšķautņu nodilumu, samazinot berzi un skaidu evakuācijas pretestību, kā arī stabilizējot urbuma kvalitāti.
Augstas cietības pārklājumi samazina tiešu kontaktu starp stikla šķiedrām, cietajām pildvielām un cementētā karbīda substrātu. Tas palīdz palēnināt urbšanas gala, primāro griešanas malu un malu nodilumu, ļaujot mikrourbim saglabāt relatīvi stabilu griešanas malas stāvokli lielāka urbšanas ciklu skaita laikā.
Zemas berzes pārklājumi palīdz samazināt berzi starp mikrourbjmašīnu, PCB laminātu un ģenerētajām skaidām. Tie var arī samazināt skaidu un sveķu tieksmi pielipt urbšanas punktam un spirālveida rievām, radot labvēlīgākus virsmas apstākļus skaidu evakuācijai.
Kad griezējšķautņu nodiluma ātrums tiek efektīvi kontrolēts, var samazināt griezējšķautņu stāvokļa atšķirības dažādos apstrādes posmos. Tas palīdz uzlabot urbuma sienas kvalitāti un urbuma diametra vienmērību, vienlaikus ierobežojot ieejas un izejas atgradžu veidošanos.
Tomēr pārklājumi nevar pilnībā novērst urbja lūzumu. Urbja lūzumi ir saistīti arī ar mikrourbja diametru, lamināta veidu, kaudzes augstumu, vārpstas stāvokli un urbšanas parametriem. Palēninot nodilumu, samazinot berzi un uzlabojot skaidu izvadīšanu, pareizi konstruēts pārklājums var samazināt anomālas griešanas slodzes un līdz ar to samazināt urbja lūzuma risku.
3. Mazākiem mikrourbjiem nepieciešami precīzāki pārklāšanas procesi
Salīdzinot ar parastajiem griezējinstrumentiem, PCB mikrourbjiem ir daudz mazāki izmēri un smalkāka urbšanas gala un griezējšķautņu ģeometrija. Tāpēc mikrourbju pārklājumi nevar koncentrēties tikai uz augstas cietības sasniegšanu. Rūpīgi jākontrolē arī plēves biezums, virsmas kvalitāte un pārklājuma un substrāta saķere.
Ja pārklājums ir pārāk plāns, tā aizsardzība pret abrazīvo nodilumu var būt nepietiekama. Ja tas ir pārāk biezs, tas var mainīt griešanas asmeņa mikroskopisko profilu un izraisīt asmeņu noapaļošanos vai neasumu. Jo mazāks ir mikrourbja diametrs, jo jutīgāka ir tā griešanas veiktspēja pret pārklājuma biezumu.
Arī parastā katodiskā loka uzklāšana var radīt makrodaļiņas. Ja šīs makrodaļiņas tiek nogulsnētas urbšanas punkta, griešanas malas vai malas tuvumā, tās var palielināt pārklājuma virsmas raupjumu un pasliktināt griešanas malas asumu. Īpaši smalkiem mikrourbjiem ar diametru, kas mazāks par 0,1 mm, vienāda absolūtā izmēra daļiņām var būt daudz lielāka relatīvā ietekme uz griešanas ģeometriju.
Mikrourbjiem ir arī sarežģītas trīsdimensiju iezīmes, tostarp urbšanas punkts, griešanas malas, malas un spirālveida skaidu rievas. Tāpēc partijas pārklāšanas laikā ir visaptveroši jāoptimizē stiprinājuma konstrukcija, slodzes blīvums un substrāta kustība, lai panāktu atbilstošu pārklājuma pārklājumu dažādās funkcionālajās zonās, vienlaikus saglabājot konsekvenci starp atsevišķiem mikrourbjiem.
4. Zhenhua vakuuma PCB mikrourbšanas pārklājuma risinājums — FMA0605 cietā pārklājuma sistēma
Lai izpildītu mikrourbju un citu precīzijas griezējinstrumentu pārklājuma veiktspējas un virsmas kvalitātes prasības, Zhenhua vakuuma FMA0605 cietā pārklājuma sistēma izmanto magnētiski filtrētas katodiskās loka tehnoloģiju. Šī tehnoloģija filtrē makrodaļiņas, kas rodas katodiskās loka uzklāšanas laikā, ļaujot ta-C pārklājumiem panākt gan efektīvu uzklāšanu, gan optimizētu pārklājuma veiktspēju.
Sistēmas uzklātie ta-C pārklājumi var sasniegt vidējo cietību līdz 63 GPa, vienlaikus saglabājot zemas berzes īpašības. Augstā cietība palīdz pretoties abrazīvajam nodilumam, ko izraisa stikla šķiedras un cietie pildvielas PCB laminātos. Zemais berzes koeficients palīdz samazināt pretestību starp mikrourbi, laminātu un skaidām, vienlaikus ierobežojot skaidu saķeri un radot labvēlīgākus virsmas apstākļus nepārtrauktai urbšanai un skaidu evakuācijai.
Papildus ta-C pārklājumiem sistēma var uzklāt arī augstas temperatūras izturīgus un supercietus pārklājumus, piemēram, AlTiN, AlCrN, TiCrAlN, TiAlSiN un CrN. Šie pārklājumi ir uzklāti uz veidnēm, griezējinstrumentiem, perforatoriem, automobiļu detaļām, virzuļiem un citiem nodilumizturīgiem izstrādājumiem.
5. Secinājums
Tā kā PCB urbšana turpina attīstīties, lai iegūtu mazākus caurumu diametrus un augstāku apstrādes precizitāti, mikrourbšanas pārklājumu vērtība vairs neaprobežojas tikai ar instrumenta kalpošanas laika pagarināšanu. Vēl svarīgāk ir tas, ka pārklājumi palīdz uzturēt griešanas malas stāvokli, uzlabo caurumu kvalitāti un stabilitāti nepārtrauktas urbšanas laikā. Efektīvam pārklājuma risinājumam ir visaptveroši jāņem vērā pārklājuma cietība, berzes veiktspēja, plēves biezums, virsmas kvalitāte un pārklājuma un substrāta saķere, vienlaikus pielāgojot to mikrourbšanas specifikācijai, PCB lamināta tipam un faktiskajiem urbšanas apstākļiem.
Izmantojot magnētiski filtrētas katodiskās loka tehnoloģiju, Zhenhua vakuuma FMA0605 cietā pārklājuma sistēma samazina loka ģenerēto makrodaļiņu negatīvo ietekmi uz īpaši smalkām griešanas malām. Augstas cietības, zemas berzes ta-C pārklājumi palīdz aizkavēt mikrourbja nodilumu, stabilizēt PCB caurumu kvalitāti un samazināt urbja anomālas lūzuma risku, nodrošinot uzticamu aprīkojuma atbalstu PCB mikrourbja pārklāšanas procesa izstrādei un liela apjoma ražošanai.
— Šo rakstu publicējavakuuma pārklāšanas iekārtu ražotājsZhenhua vakuums
Publicēšanas laiks: 2026. gada 25. jūlijs