Під час механічного свердління друкованих плат одне мікросвердло повинно безперервно проникати в різні матеріали, включаючи мідну фольгу, смолу, скловолокно та функціональні наповнювачі. Хоча процес може здаватися пов'язаним лише з повторюваним свердлінням, ріжучі кромки мікросвердла постійно піддаються абразивному зношенню від твердих частинок, тепла від тертя та циклічних механічних навантажень.
Оскільки виробництво друкованих плат продовжує розвиватися в напрямку підвищення щільності схем, більшої кількості шарів та дрібнішої геометрії, діаметри просвердлених отворів стають дедалі меншими. Тим часом, важкооброблювані ламінати, включаючи матеріали з високим Tg та високим вмістом наповнювача, використовуються все ширше. Особливо, коли діаметр мікросвердла падає нижче 0,1 мм, ставляться набагато суворіші вимоги до міцності вершини свердла, зносостійкості ріжучої кромки, відведення стружки та загальної стабільності свердління.
Після значного зносу його вплив поширюється не лише на скорочення терміну служби інструменту. Він також може призвести до збільшення шорсткості стінок отвору, появи задирок на вході та виході, зниження однорідності діаметра отвору та навіть поломки свердла.
Таким чином, покращення зносостійкості мікросвердла та зменшення тертя через поверхневі покриття стає важливим технічним підходом до підвищення якості свердління друкованих плат.
1. Знос мікросвердла впливає не лише на термін служби інструменту
Ламінати друкованих плат зазвичай складаються з мідної фольги, смоли, скловолокна та різних функціональних наповнювачів. Під час високошвидкісного свердління мікросвердло має неодноразово прорізати матеріали з суттєво різними механічними та термічними властивостями. Скловолокно та деякі тверді наповнювачі постійно викликають абразивне зношування кінчика свердла та ріжучих кромок, тоді як смола може прилипати до кінчика свердла або гвинтових канавок під спільним впливом тертя та тепла різання, негативно впливаючи на подальше видалення стружки.
Зі збільшенням кількості просвердлених отворів ріжучі кромки мікросвердла поступово затупляються. Відповідно збільшується осьовий зусилля, необхідне для проникнення в ламінат, тоді як тертя та виділення тепла можуть ще більше посилюватися. За цих умов ріжуча дія на мідну фольгу, смолу та скловолокно поступово погіршується, що призводить до стиснення, подряпин або розривів, а не до чистого видалення матеріалу. Це може збільшити шорсткість стінок отвору, створити більш виражені задирки на вході та виході та зменшити стабільність діаметра отвору. Для друкованих плат з тонкими лініями та плат високої щільності з'єднань (HDI) ці дефекти також можуть збільшити складність подальшої металізації отворів та контролю якості.
Крім того, чим менший діаметр мікросвердла, тим обмеженіша здатність його гвинтових канавок утримувати стружку. Коли стружка накопичується або смола прилипає до вершини свердла, ріжучих кромок або стружкових канавок, опір свердлінню може значно коливатися. У поєднанні зі зносом мікросвердла, биттям шпинделя або невідповідними параметрами свердління, навантаження на згин та кручення, що діють на мікросвердло, можуть зростати, тим самим підвищуючи ризик прогину та поломки свердла.
2. Як покриття для мікросвердлення покращують свердління друкованих плат?
Тверді покриття, такі як ta-C, AlTiN, AlCrN та CrN, можуть бути нанесені на мікросвердла для друкованих плат. Серед цих матеріалів тетраедричний аморфний вуглець, або ta-C, поєднує високу твердість з низьким коефіцієнтом тертя, що допомагає зменшити знос ріжучої кромки та опір свердлінню, одночасно захищаючи вістря свердла та ріжучі кромки. У практичному застосуванні покриття для мікросвердлів покращують продуктивність свердління, головним чином за рахунок уповільнення зносу ріжучої кромки, зменшення тертя та опору виведенню стружки, а також стабілізації якості отвору.
Високотверді покриття зменшують прямий контакт між скловолокном, твердими наповнювачами та твердосплавною підкладкою. Це допомагає уповільнити знос кінчика свердла, основних ріжучих кромок та лез, дозволяючи мікросвердлу підтримувати відносно стабільний стан ріжучої кромки протягом більшої кількості циклів свердління.
Низькотеркісні покриття допомагають зменшити тертя між мікросвердлом, ламінатом друкованої плати та утвореною стружкою. Вони також можуть зменшити схильність стружки та смоли прилипати до вершини свердла та гвинтових канавок, створюючи сприятливіші умови на поверхні для відведення стружки.
Коли швидкість зношування ріжучих кромок ефективно контролюється, можна зменшити коливання стану ріжучої кромки на різних етапах обробки. Це допомагає покращити якість стінок отвору та стабільність діаметра отвору, одночасно обмежуючи утворення задирок на вході та виході.
Однак покриття не можуть повністю усунути поломку свердла. Поломка свердла також пов'язана з діаметром мікросвердла, типом ламінату, висотою стосу, станом шпинделя та параметрами свердління. Уповільнюючи знос, зменшуючи тертя та покращуючи відведення стружки, правильно розроблене покриття може зменшити аномальні навантаження різання та, як наслідок, знизити ризик поломки свердла.
3. Менші мікросвердла вимагають точніших процесів нанесення покриття.
Порівняно зі звичайними ріжучими інструментами, мікросвердла для друкованих плат мають значно менші розміри та більш делікатну геометрію вершини свердла та ріжучої кромки. Тому покриття, нанесене за допомогою мікросвердла, не може бути зосереджене виключно на досягненні високої твердості. Товщину плівки, якість поверхні та адгезію покриття до основи також необхідно ретельно контролювати.
Якщо покриття занадто тонке, його захист від абразивного зносу може бути недостатнім. Якщо воно занадто товсте, воно може змінити мікроскопічний профіль ріжучої кромки та спричинити її заокруглення або затуплення. Чим менший діаметр мікросвердла, тим чутливішою стає його ріжуча здатність до товщини покриття.
Традиційне катодно-дугове напилення також може генерувати макрочастинки. Якщо ці макрочастинки осідають поблизу вершини свердла, ріжучої кромки або краю, вони можуть збільшити шорсткість поверхні покриття та погіршити гостроту ріжучої кромки. Для надтонких мікросвердел діаметром менше 0,1 мм частинки того ж абсолютного розміру можуть мати набагато більший відносний вплив на геометрію різання.
Мікросвердла також містять складні тривимірні елементи, включаючи вістря свердла, ріжучі кромки, краї та спіральні канавки для стружки. Тому під час пакетного покриття конструкція пристосування, щільність завантаження та рух підкладки повинні бути всебічно оптимізовані для досягнення адекватного покриття різних функціональних зон, зберігаючи при цьому узгодженість між окремими мікросвердлами.
4. Рішення для мікросвердління друкованих плат від Zhenhua Vacuum PCB — система твердого покриття FMA0605
Щоб задовольнити вимоги до характеристик покриття та якості поверхні мікросвердла та інших прецизійних ріжучих інструментів, система твердого покриття Zhenhua Vacuum FMA0605 використовує технологію магнітної фільтрації катодної дуги. Ця технологія фільтрує макрочастинки, що утворюються під час катодно-дугового осадження, що дозволяє покриттям ta-C досягати як ефективного осадження, так і оптимізованих характеристик покриття.
Покриття ta-C, нанесені системою, можуть досягати середньої твердості до 63 ГПа, зберігаючи при цьому низькі характеристики тертя. Висока твердість допомагає протистояти абразивному зносу, спричиненому скловолокном і твердими наповнювачами в ламінаті друкованих плат. Низький коефіцієнт тертя допомагає зменшити опір між мікросвердлом, ламінатом і стружкою, одночасно обмежуючи адгезію стружки та створюючи сприятливіші умови на поверхні для безперервного свердління та видалення стружки.
Окрім покриттів ta-C, система також може наносити високотемпературні та надтверді покриття, такі як AlTiN, AlCrN, TiCrAlN, TiAlSiN та CrN. Ці покриття наносилися на форми, ріжучі інструменти, пуансони, автомобільні компоненти, поршні та інші зносостійкі вироби.
5. Висновок
Оскільки свердління друкованих плат продовжує розвиватися в напрямку менших діаметрів отворів та вищої точності обробки, цінність покриттів для мікросвердління більше не обмежується лише збільшенням терміну служби інструменту. Що ще важливіше, покриття допомагають підтримувати стан ріжучої кромки, покращують якість отворів та підвищують стабільність під час безперервного свердління. Ефективне рішення для покриття повинно всебічно враховувати твердість покриття, характеристики тертя, товщину плівки, якість поверхні та адгезію покриття до основи, а також відповідати специфікації мікросвердла, типу ламінату друкованої плати та фактичним умовам свердління.
Завдяки технології магнітної фільтрації катодної дуги, система твердосплавного покриття Zhenhua Vacuum FMA0605 зменшує негативний вплив макрочастинок, що генеруються дугою, на надтонкі ріжучі кромки. Високотверді покриття ta-C з низьким коефіцієнтом тертя допомагають уповільнити знос мікросвердла, стабілізувати якість отворів у друкованій платі та зменшити ризик аномального поломки свердла, забезпечуючи надійну підтримку обладнання для розробки процесу мікросвердлення друкованих плат та великосерійного виробництва.
-Цю статтю опублікуваввиробник обладнання для вакуумного покриттяВакуум Чженьхуа
Час публікації: 25 липня 2026 р.