Med mehanskim vrtanjem tiskanih vezij mora en sam mikrosveder neprekinjeno prodirati v več materialov, vključno z bakreno folijo, smolo, steklenimi vlakni in funkcionalnimi polnili. Čeprav se zdi, da postopek vključuje le ponavljajoče se vrtanje, so rezalni robovi mikrosvedra nenehno izpostavljeni abrazivni obrabi zaradi trdih delcev, trenja in cikličnih mehanskih obremenitev.
Ker se proizvodnja tiskanih vezij še naprej razvija v smeri večje gostote vezij, večjega števila plasti in finejših geometrij, postajajo premeri izvrtanih lukenj vse manjši. Medtem se vse pogosteje uporabljajo težko obdelovalni laminati, vključno z materiali z visoko Tg in visoko vsebnostjo polnila. Še posebej, ko premer mikrosvedra pade pod 0,1 mm, so postavljene veliko strožje zahteve glede trdnosti konice svedra, odpornosti proti obrabi rezalnega roba, odvajanja odrezkov in splošne stabilnosti vrtanja.
Ko pride do znatne obrabe, se vpliv razširi preko skrajšane življenjske dobe orodja. Lahko povzroči tudi večjo hrapavost stene luknje, vhodne in izhodne zareze, zmanjšano konstantnost premera luknje in celo lom svedra.
Zato izboljšanje odpornosti mikrosvedrov proti obrabi in zmanjšanje trenja s površinskimi premazi postaja pomemben tehnični pristop k izboljšanju kakovosti vrtanja tiskanih vezij.
1. Obraba mikrosvedrov vpliva na več kot le življenjsko dobo orodja
Laminati tiskanih vezij so običajno sestavljeni iz bakrene folije, smole, steklenih vlaken in različnih funkcionalnih polnil. Med vrtanjem z veliko hitrostjo mora mikro vrtalnik večkrat rezati materiale z bistveno različnimi mehanskimi in toplotnimi lastnostmi. Steklena vlakna in nekatera trda polnila nenehno povzročajo abrazivno obrabo konice svedra in rezalnih robov, medtem ko se lahko smola zaradi kombiniranega trenja in rezalne toplote oprime konice svedra ali spiralnih žlebov, kar negativno vpliva na nadaljnje odvajanje odrezkov.
Z naraščanjem števila izvrtanih lukenj se rezalni robovi mikrosvedra postopoma topijo. Aksialni potisk, potreben za prodiranje v laminat, se ustrezno poveča, trenje in nastajanje toplote pa se lahko še okrepita. V teh pogojih se rezalno delovanje na bakreni foliji, smoli in steklenih vlaknih postopoma poslabša, kar povzroči stiskanje, strganje ali trganje namesto čistega odstranjevanja materiala. To lahko poveča hrapavost sten luknje, povzroči izrazitejše vhodne in izhodne zareze ter zmanjša doslednost premera luknje. Pri ploščah s tankimi linijami in ploščah z visoko gostoto medsebojnih povezav ali HDI lahko te napake povečajo tudi težave pri poznejši metalizaciji lukenj in nadzoru kakovosti.
Poleg tega, manjši kot je premer mikrosvedra, bolj omejena je zmogljivost sprejemanja odrezkov v njegovih vijačnih žlebovih. Ko se odrezki naberejo ali se smola oprime konice svedra, rezalnih robov ali žlebov za odrezke, lahko upor pri vrtanju znatno niha. V kombinaciji z obrabo mikrosvedra, odstopom vretena ali neprimernimi parametri vrtanja se lahko povečajo upogibne in torzijske obremenitve, ki delujejo na mikrosveder, kar poveča tveganje za odklon in lom svedra.
2. Kako premazi za mikrovrtanje izboljšajo vrtanje v tiskana vezja?
Trde prevleke, kot so ta-C, AlTiN, AlCrN in CrN, je mogoče nanesti na mikrosvedre za tiskana vezja. Med temi materiali tetraedrski amorfni ogljik ali ta-C združuje visoko trdoto z nizkim koeficientom trenja, kar pomaga zmanjšati obrabo rezalnega roba in upor pri vrtanju, hkrati pa ščiti konico svedra in rezalne robove. V praktični uporabi prevleke za mikrosvedre izboljšajo učinkovitost vrtanja predvsem z odložitvijo obrabe rezalnega roba, zmanjšanjem trenja in upornosti pri odvajanju odrezkov ter stabilizacijo kakovosti izvrtine.
Visokotrdni premazi zmanjšujejo neposreden stik med steklenimi vlakni, trdimi polnili in cementirano karbidno podlago. To pomaga upočasniti obrabo konice svedra, primarnih rezalnih robov in robov, kar omogoča, da mikrosveder ohrani relativno stabilno stanje rezalnega roba skozi večje število ciklov vrtanja.
Premazi z nizkim trenjem pomagajo zmanjšati trenje med mikrosvedrom, laminatom tiskanega vezja in nastalimi odrezki. Prav tako lahko zmanjšajo nagnjenost odrezkov in smole k prijemanju konice svedra in spiralnih žlebov, kar ustvari ugodnejše površinske pogoje za odvajanje odrezkov.
Ko je stopnja obrabe rezalnih robov učinkovito nadzorovana, se lahko zmanjšajo razlike v stanju rezalnega roba med različnimi fazami obdelave. To pomaga izboljšati kakovost stene luknje in doslednost premera luknje, hkrati pa omeji nastanek vhodnih in izhodnih zarobkov.
Vendar pa premazi ne morejo popolnoma odpraviti loma svedra. Okvara svedra je povezana tudi s premerom mikrosvedra, vrsto laminata, višino sklada, stanjem vretena in parametri vrtanja. Z upočasnitvijo obrabe, zmanjšanjem trenja in izboljšanjem odvajanja odrezkov lahko pravilno zasnovan premaz zmanjša nenormalne rezalne obremenitve in posledično tveganje loma svedra.
3. Manjši mikro-svedri zahtevajo natančnejše postopke nanašanja premazov.
V primerjavi s konvencionalnimi rezalnimi orodji imajo mikrosvedri za tiskana vezja veliko manjše dimenzije ter bolj občutljivo geometrijo konic svedra in rezalnih robov. Zato se premazi z mikrosvedri ne morejo osredotočati zgolj na doseganje visoke trdote. Prav tako je treba skrbno nadzorovati debelino filma, kakovost površine in oprijem premaza na podlago.
Če je prevleka pretanka, njena zaščita pred abrazivno obrabo morda ne bo zadostna. Če je predebela, lahko spremeni mikroskopski profil rezalnega roba in povzroči zaokroževanje ali topljenje roba. Manjši kot je premer mikrosvedra, bolj je njegova rezalna zmogljivost občutljiva na debelino prevleke.
Konvencionalno nanašanje s katodnim oblokom lahko povzroči tudi nastanek makrodelcev. Če se ti makrodelci odložijo v bližini konice svedra, rezalnega roba ali roba, lahko povečajo hrapavost površine prevleke in poslabšajo ostrino rezalnega roba. Pri ultra finih mikrosvedrih s premerom pod 0,1 mm imajo lahko delci enake absolutne velikosti veliko večji relativni vpliv na geometrijo rezanja.
Mikrosvedri vsebujejo tudi kompleksne tridimenzionalne značilnosti, vključno s konico svedra, rezalnimi robovi, robovi in spiralnimi žlebovi za odrezke. Med nanašanjem šarž je zato treba celovito optimizirati zasnovo vpenjalne naprave, gostoto nalaganja in gibanje substrata, da se doseže ustrezna pokritost s prevleko na različnih funkcionalnih področjih, hkrati pa se ohrani doslednost med posameznimi mikrosvedri.
4. Rešitev za mikro-vrtanje vakuumskih tiskanih vezij Zhenhua – sistem za trdo prevleko FMA0605
Za izpolnjevanje zahtev glede učinkovitosti prevleke in kakovosti površine mikro svedrov in drugih orodij za precizno rezanje sistem za trdo prevleko Zhenhua Vacuum FMA0605 uporablja tehnologijo magnetnega filtriranja s katodnim oblokom. Ta tehnologija filtrira makrodelce, ki nastanejo med nanašanjem s katodnim oblokom, kar omogoča, da prevleke ta-C dosežejo tako učinkovito nanašanje kot optimizirano delovanje prevleke.
Premazi ta-C, naneseni s sistemom, lahko dosežejo povprečno trdoto do 63 GPa, hkrati pa ohranjajo nizke lastnosti trenja. Visoka trdota pomaga upreti se abrazivni obrabi, ki jo povzročajo steklena vlakna in trda polnila v laminatih tiskanih vezij. Nizek koeficient trenja pomaga zmanjšati upor med mikrovrtalom, laminatom in odrezki, hkrati pa omejuje oprijem odrezkov in ustvarja ugodnejše površinske pogoje za neprekinjeno vrtanje in odstranjevanje odrezkov.
Poleg prevlek ta-C lahko sistem nanaša tudi visokotemperaturno odporne in supertrde prevleke, kot so AlTiN, AlCrN, TiCrAlN, TiAlSiN in CrN. Te prevleke so bile uporabljene za kalupe, rezalna orodja, luknjače, avtomobilske komponente, bate in druge izdelke, odporne proti obrabi.
5. Zaključek
Ker se vrtanje tiskanih vezij še naprej usmerja v manjše premere lukenj in večjo natančnost obdelave, vrednost prevlek za mikrovrtalne plošče ni več omejena le na podaljšanje življenjske dobe orodja. Še pomembneje je, da prevleke pomagajo ohranjati stanje rezalnih robov, izboljšajo kakovost lukenj in povečajo stabilnost med neprekinjenim vrtanjem. Učinkovita rešitev prevleke mora celovito upoštevati trdoto prevleke, trenje, debelino filma, kakovost površine in oprijem prevleke na podlago, hkrati pa mora biti usklajena s specifikacijo mikrovrtalne plošče, vrsto laminata tiskanega vezja in dejanskimi pogoji vrtanja.
Z magnetno filtrirano tehnologijo katodnega loka sistem za trdo prevleko Zhenhua Vacuum FMA0605 zmanjšuje negativne učinke makrodelcev, ki jih ustvarja oblok, na ultra fine rezalne robove. Visokotrdne prevleke ta-C z nizkim trenjem pomagajo upočasniti obrabo mikrovrtal, stabilizirajo kakovost lukenj na tiskanih vezjih in zmanjšajo tveganje za nenormalen lom svedrov, kar zagotavlja zanesljivo podporo opremi za razvoj postopkov prevleke mikrovrtal na tiskanih vezjih in proizvodnjo velikih količin.
-Ta članek je objavilproizvajalec opreme za vakuumsko lakiranjeVakuum Zhenhua
Čas objave: 25. julij 2026