背钻堵孔问题分析

雷石海 陈 炼

（珠海杰赛科技有限公司，广东 珠海 519170 ）

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

1 问题提出

随着高密度多层板的增加，背钻的设计也随之增加，加工中出现较多背钻小孔堵孔（底孔直径基本为＜0.35 mm直径），堵孔问题会造成后工序塞孔不良报废增多。本文特对钻孔背钻堵孔的加工能力进行评估及优化。

如图1所示，目前出现的问题主要是一钻底孔小孔径板堵孔较严重。故本文重点研究此课题，测试背钻堵孔加工能力，寻找最优加工方法。

图1 背钻小孔堵孔

2 试验设计

（1）加工流程：层压→钻孔→沉铜、板电→背钻→检查。

（2）产品：8层板，基材FR-4 S1000-2，Tg170 ℃。

（3）加工条件：底孔直径0.2 mm、0.25 mm、0.3 mm、0.35 mm，三种不同背钻钻头。两种不同铜厚：正常一次板镀（8～10 μm）及一次性镀够（20 μm以上）。具体设计见表1。

表1 加工条件

3 测试结果

堵孔（不合格）与不堵孔（合格）效果见图2、表2、表3所示。

表2 正常一次板镀结果统计

表3 一次镀够结果统计

4 结论

（1）正常一次板镀孔铜，130°的专用背钻刀较普通165°的背钻刀加工效果好。测试结果为使用130°的专用背钻刀0.25 mm及以上底孔无堵孔问题，0.25 mm孔径以下的堵孔不良率在1%以内；使用165°背钻刀加工结果为0.3 mm及以上底孔无堵孔问题。

（2）一次镀够孔铜，130°的专用背钻刀较普通165°的背钻刀加工效果好。测试结果为使用130°的专用背钻刀0.25 mm及以上底孔无堵孔问题，0.25 mm孔径以下的堵孔不良率在12%以内；使用165°背钻刀加工结果为0.35 mm及以上底孔无堵孔问题，0.35 mm以下的堵孔不良率在50%～100%，底孔孔径越小堵孔不良率越高。

（3）鼎泰专用背钻刀130°较京瓷专用背钻刀130°对0.25 mm以下底孔孔径堵孔不良率低5%左右，但均无法避免堵孔问题。

（4）130°专用背钻刀较165°普通背钻刀对堵孔问题改善较明显，另分段钻优于一次钻。

5 有关130°背钻刀深度补偿

5.1 钻尖高度计算原理

正切值tanθ=y/x（直角三角形中，两直角边的比值），钻尖高度：H=钻头半径d/tan(θ/2)，θ=130°或165°，tan65°=2.1445，tan82.5°=7.5957。

图3 钻尖高度与角色

5.2 钻深补偿计算

是在板面加盖单面覆铝板（铝面向下，铜厚18 μm），通过电感应来控制背钻深度。

（1）钻尖部分计入了感应高度，但钻尖部分产生的钻深相比钻尖高度矮，背钻钻头单边比钻孔大0.1 mm计算。

钻尖部分产生的钻深：130o钻尖角的钻头，约为 0.1/2.1445 = 0.047 mm；165°钻尖角的钻头，约为 0.1 mm/7.5957 = 0.013 mm。钻尖角130o的比165°的钻深深约 0.047-0.013 = 0.034 mm。

（2）若导入使用130o钻尖角的S240钻头，相比165o钻尖角钻头的差异：钻尖高度不一样，每种直径按其钻尖高度单独补偿钻深；钻尖部分产生的钻深不一样，钻深向上补偿0.034 mm。

5.3 130°背钻刀深度补偿计算

130°相比165°钻尖角，切入孔铜高度要深约0.034 mm，所以现蚀刻安全值等同165°不变，钻深应减去0.034 mm向上补偿。具体如表4。

表4 130°钻尖角钻头背钻补偿（mm）