HDI基板および多層基板用PCBダイヤモンドドリルビットの選び方

プリント基板の穴あけ加工は一見簡単そうに見えますが、ロットごとに穴の品質にばらつきが生じると話は別です。ガラス繊維がエッジを削り、樹脂が穴の周囲に熱を閉じ込め、摩耗したドリルが基板から抜ける際に銅箔が引っ張られたり変形したりすることがあります。その結果、プリント基板エンジニアにとってはお馴染みの、バリ、汚れ、釘頭、穴径のずれ、そして工具交換の頻度増加といった問題が発生します。

HDIおよび多層基板の製造においては、完成穴径、基板積層構造、材料構成、および必要な寿命を考慮して、適切なPCB用ダイヤモンドドリルビットを選択する必要があります。研磨性の高い積層材、厳しい穴公差、または長時間の無人運転サイクルにより、通常の超硬ドリルビットではコストが高すぎる場合、CVDダイヤモンドマイクロドリルが有効です。 TSHZ CVDダイヤモンドコーティングを施したPCBドリルと、これらの用途向けに特注の超硬切削工具を提供しています。

HDI基板や多層基板がドリルを早く摩耗させる理由

FR-4および関連する積層板は、ガラス繊維、樹脂、銅を組み合わせたものです。高周波基板にはセラミック充填材が含まれる場合もあり、HDI構造では微細な構造やより厳しい位置決め精度が求められます。ガラスとセラミックの相は研磨剤として作用します。樹脂は穴の中に熱が残ると軟化し、銅は入口または出口で伸びることがあります。

工具の摩耗は、切削刃だけにとどまりません。直径や先端形状が変化すると、穴が大きくなりすぎたり、意図した位置からずれたりする可能性があります。また、穴の壁面が粗いと、後工程のめっきや信頼性に問題が生じることもあります。そのため、ドリル選定はカタログ価格ではなく、基板の材質と仕上がり穴の要件に基づいて行うべきです。

CVDダイヤモンドはPCB穴あけ加工にどのような変化をもたらすのか

CVDダイヤモンドは、化学気相成長法によって適切な炭化物基板上に成長させたものです。その高い硬度は、ガラス繊維やセラミック充填材による摩耗作用に耐えます。TSHZ社は、同社のCVDダイヤモンドコーティングについて、硬度約9,000HV、摩擦係数が低いと説明しており、これらの特性により、繰り返し穴あけ加工時にも刃先が安定した状態を保つことができるとしています。

実用的な利点は一貫性です。鋭利な刃先は切削時の進入と退出をよりスムーズにし、摩擦の低減は熱と切りくずの移動を抑制します。TSHZ社 PCB用ダイヤモンドドリルビット このページには、一般的な多層基板、HDI基板、FR-4、CEM-1、および環境に優しい基板用のドリルビットが掲載されており、直径範囲は0.1～3.175mmと記載されています。同じページには、最新のPCB基板の場合、1ビットあたり3,000個以上の穴あけが可能であると記載されています。ただし、実際の寿命は積層構造、積層高さ、機械の状態、および穴あけパラメータによって異なるため、この数値はあくまで参考値としてお考えください。

完成した穴の直径から始めます

ドリル径は、完成穴径、銅めっき代、および加工範囲に基づいて算出する必要があります。図面上の公称穴番号は、必ずしも最終的なドリル径を表すものではありません。穴にめっきを施す場合は、通常、後から加える銅の量を考慮してドリル径を調整する必要があります。

約0.5mm以上の穴の場合、TSHZの知識ベースでは、実用的な補正範囲として約0.03～0.05mmが示されています。これを出発点として、基板サプライヤーの積層構造、めっき厚、検査データと照らし合わせて確認してください。より小さなHDI穴の場合は、同じ補正値をそのまま適用しないでください。振れ、ポイント形状、基板支持構造のわずかな変化でも、大きな影響が生じます。

注文前に、以下の点を記録してください。

• 完成した穴の直径と公差。
• 銅の厚さおよび予想されるめっき補正値。
• 板材の種類、樹脂システム、ガラス含有量。
• スタックの高さとバックボードの状態。
• 機械主軸の振れとコレットの状態。

この情報によって、工具供給業者は単に公称値に合わせるのではなく、適切な直径を推奨するための十分な情報を得ることができます。

チップ排出と剛性を考慮した形状を選択する

HDIドリル加工では、切削屑の除去と剛性のバランスが重要です。フルートは、切削刃の後ろに材料が少なすぎることなく、切りくずを効率的に除去する必要があります。ドリルを長くすれば、高さのあるボードの山にも届くかもしれませんが、不必要に長くなるとたわみや振れが増加します。より安全な方法は、治具とボードの山に干渉しない最短の全長を使用することです。

TSHZは PCBダイヤモンドツールシリーズ さまざまなPCB穴あけおよびフライス加工要件に対応します。同社のウェブサイトでは、このPCBドリルビットは多層基板およびHDI基板において、切りくず除去と穴の粗さの改善に優れていると説明されています。また、ナレッジベースでは、一般的な選択ロジックとして、高密度マイクロホール加工用のUCスタイルシリーズ、一般的なFR-4およびCEM基板用の標準シリーズ、厚板用の大径シリーズが分けられています。シリーズ名だけでは工具図面の代わりにはならないため、製造前に正確なモデルと寸法を確認してください。

長さを短くすると剛性は向上しますが、摩耗したコレットや過剰な積層高さを補うことはできません。工具先端の振れをチェックし、ボードをしっかりと支え、セットアップあたりの生産量を増やすためだけに積層数を増やすことは避けてください。積層数が増えると位置決め誤差が大きくなり、小型ドリルが破損しやすくなります。

バリ、スミア、釘頭を減らす方法

ドリル加工の品質は、工具と加工工程によって決まります。切れ味の良い耐摩耗性の刃先は重要ですが、機械には適切な送り速度、回転速度、引き抜き条件が必要です。入口側にバリがある場合は、入口側の板材と切削条件を確認してください。出口側にバリや銅の変形が見られる場合は、裏板と引き抜き動作を点検してください。

釘頭は通常、排出時の銅の変形、または刃先が摩耗したドリルに関連しています。TSHZの知識ベースでは、実用的な品質目標として釘頭を50μm未満に抑えることを推奨しており、欠陥を低減する方法の一つとして、切れ味の良いダイヤモンドコーティングドリルを挙げています。目に見える不具合が発生するまで待つのではなく、顕微鏡検査と穴壁検査を用いて交換基準を確立してください。

スメアが発生した場合は、熱、樹脂の軟化、切りくず排出の問題を探してください。より硬いドリルビットに変更するだけでは、穴の中に熱がこもる原因は解決しません。スタック、バッキングサポート、送り、クリーニング手順をまとめて見直してください。

単価ではなく、穴あたりのコストを比較してください。

ダイヤモンドコーティングされたドリルは、通常、コーティングされていない超硬ドリルよりも高価です。比較に役立つのは、穴あたりのコストです。これは、工具価格を使用可能な穴数で割った値に、段取り替え時間、検査、不良品、再加工費用を加えたものです。高価なドリルでも、直径の維持時間が長く、予期せぬ停止を減らすことができれば、結果的にコストを抑えることができます。

この計算方法を用いることで、試行も容易になります。同じ板材を同じ穴径で加工し、穴の数、直径のずれ、バリ、釘頭、段取り替え時間などを記録します。初期のサンプル結果だけでなく、全体の結果を比較してください。

TSHZ PCBダイヤモンドマイクロドリルが有効な場合

TSHZは、研磨性の高いガラス繊維積層板、HDI基板、多層基板、小さな穴、繰り返し発生する品質変動、または高い工具交換頻度を伴う製造工程において、実用的な選択肢となります。同社はCVDダイヤモンドコーティングとカスタム工具形状を組み合わせ、PCBマイクロドリル、フライス、その他の超硬切削工具を製品ラインナップに揃えています。 PCBアプリケーションページ これにより、その工具が対処する基板材料と加工上の問題について、より広い視野が得られます。

推奨事項を依頼する際は、完成した穴のサイズ、基板の積層構成、ラミネートの種類、スピンドル情報、現在の故障モードをお送りください。TSHZは、すべてのPCBを同じジョブとして扱うのではなく、実際のプロセスに合わせてドリル形状とコーティング方法を調整できます。図面レビューやサンプルに関するご相談は、検証済みの お問い合わせページ.

よくある質問

ダイヤモンドコーティングされたプリント基板用ドリルビットは、どのくらい長持ちしますか？

寿命は、基板材料、穴のサイズ、積層高さ、機械の振れ、およびパラメータによって異なります。TSHZは、最新のPCB基板について、1ビットあたり3,000個以上の穴をアプリケーションリファレンスとして掲載しています。ご自身の基板と検査方法で結果を検証してください。

プリント基板用のダイヤモンドドリルは再研磨できますか？

コーティングされたドリルビットの再研磨は、ダイヤモンド層が除去されて硬度の低い基材が露出する可能性があるため、一般的には推奨されません。交換および検査基準については、供給業者にお問い合わせください。

HDI基板用のドリルはどのように選べばよいですか？

まず、最終的な穴のサイズとめっき補正を確認し、次に積層板、積層高さ、最短加工工具長、切りくず排出、主軸振れをチェックします。非常に小さな穴の場合は、バッチをリリースする前に、正確なモデル図面と試作データを確認してください。