แผงวงจรพิมพ์ (PCB)

คู่มือฉบับสมบูรณ์: ดอกสว่านขนาดเล็กและดอกกัดปลายเคลือบเพชร CVD สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

1. ข้อบกพร่องที่สำคัญในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB Substrates)

วัสดุพื้นฐานสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ใช้กันทั่วไปคืออีพ็อกซีเสริมใยแก้ว FR-4 ร่วมกับแผ่นลามิเนต PTFE ที่เติมเซรามิกความถี่สูง แผงวงจรความเร็วสูง M7/M8/M9 วัสดุพื้นฐานสำหรับบรรจุภัณฑ์ IC แผงวงจรเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง HDI วัสดุพื้นฐานอะลูมิเนียม และวัสดุ FPC แบบยืดหยุ่น วัสดุคอมโพสิตเหล่านี้เติมด้วยเส้นใยควอตซ์และอนุภาคเซรามิกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ทำให้เกิดข้อจำกัดอย่างมากสำหรับเครื่องมือคาร์ไบด์ที่ไม่เคลือบผิว:

1. อายุการใช้งานของดอกสว่านสั้นมาก ดอกสว่านคาร์ไบด์มาตรฐานสามารถเจาะรูบนแผ่น FR-4 ทั่วไปได้เพียงไม่กี่ร้อยรูเท่านั้นก่อนที่คมดอกสว่านจะสึก สำหรับแผ่นวงจรความถี่สูง M9 ที่มีสารเติมแต่งเซรามิกแข็ง ดอกสว่านคาร์ไบด์จะเสียหายหลังจากเจาะเพียง 100-200 รูเท่านั้น การเปลี่ยนดอกสว่านบ่อยครั้งจะลดประสิทธิภาพการใช้งานเครื่องเจาะและเพิ่มต้นทุนวัสดุสิ้นเปลืองโดยรวมอย่างมาก
2. การแยกชั้นอย่างรุนแรง ครีบเส้นใย และการยกตัวของแผ่นฟอยล์ทองแดง เส้นใยแก้วที่คมจะถูกดึงแทนที่จะถูกตัดโดยขอบคาร์ไบด์ที่ทื่อ ส่งผลให้เกิดการแตกเป็นชิ้นเล็กๆ บริเวณทางเข้า การแยกชั้นที่ทางออก และครีบขนาดใหญ่ที่ผนังรู แผ่นฟอยล์ทองแดงด้านในของแผงวงจรหลายชั้นฉีกขาดได้ง่าย ทำให้เกิดช่องว่างในการชุบด้วยไฟฟ้าและไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งลดผลผลิตของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเซิร์ฟเวอร์ AI อย่างมาก
3. การเกิดคาร์บอนในเรซินและผนังรูที่ไม่เรียบเนื่องจากความร้อนสะสม ทังสเตนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนต่ำ ความร้อนจะกระจุกตัวอยู่ที่ปลายดอกสว่านขนาดเล็กในระหว่างการเจาะรูขนาดเล็ก ทำให้เรซินอีพ็อกซีละลายและไหม้เกรียม ผนังรูที่ไม่เรียบจะเพิ่มการสูญเสียสัญญาณ ซึ่งไม่เป็นไปตามมาตรฐานทางไฟฟ้าของ 5G และเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์
4. อัตราการแตกหักสูงของดอกสว่านขนาดเล็ก และความคลาดเคลื่อนของขนาดไม่คงที่ ดอกสว่านขนาดเล็กพิเศษ 0.05–0.3 มม. มีความแข็งแรงต่ำ การสึกหรอของเครื่องมือทำให้แรงตัดไม่สมดุล ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางของรูเบี่ยงเบนและตำแหน่งการเจาะรูคลาดเคลื่อน วัสดุบางๆ มักถูกทิ้งเนื่องจากการแตกหักของดอกสว่านในการผลิตจำนวนมาก
5. งานลบคมหนักหลังจากการตัดและขึ้นรูปแผ่นวงจรพิมพ์ เครื่องตัดแผ่นวงจรพิมพ์แบบคาร์ไบด์ทำให้เกิดขอบลุ่ยและรอยแยกของชั้นวัสดุบนแผ่นวงจรพิมพ์ การลบคมด้วยมือจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกแผ่น ทำให้ต้นทุนแรงงานสูงขึ้นและขัดขวางสายการผลิตอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

2. ข้อดีเฉพาะตัวของเครื่องมือเคลือบเพชร CVD สำหรับการผลิต PCB

1. ความทนทานต่อการสึกหรอขั้นสุดยอดช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ความแข็งของเพชรสูงถึง 9000–10000 HV ซึ่งสูงกว่าทังสเตนคาร์ไบด์มาก ทนทานต่อการสึกหรออย่างต่อเนื่องจากใยแก้วและสารเติมแต่งเซรามิก อายุการใช้งานของเครื่องมือยาวนานขึ้น 5–10 เท่าบนแผ่น FR-4 และ 10–20 เท่าบนแผ่นความถี่สูง M9 ที่เติมเซรามิก ดอกสว่านเพชรแต่ละดอกสามารถเจาะรูขนาดเล็กได้มากกว่าหมื่นรูอย่างเสถียร ลดเวลาหยุดทำงานจากการเปลี่ยนเครื่องมือ และลดต้นทุนต่อรูลงกว่า 30%
2. การนำความร้อนที่เหนือกว่าช่วยขจัดปัญหาการไหม้ของเรซิน การนำความร้อนของเพชรสูงกว่าคาร์ไบด์หลายสิบเท่า ช่วยระบายความร้อนออกจากปลายดอกสว่านอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันการเกิดคาร์บอนในอีพ็อกซี ผนังรูที่เรียบช่วยลดการลดทอนของสัญญาณ ทำให้ตรงตามข้อกำหนดทางไฟฟ้าที่เข้มงวดของแผงวงจรพิมพ์ความถี่สูงและพื้นผิวของวงจรรวมได้อย่างครบถ้วน
3. คมตัดที่ทนทานยาวนานช่วยขจัดปัญหาการหลุดลอกและการเกิดเสี้ยน การเคลือบเพชรที่เรียบเนียนและหนาแน่นช่วยรักษาคมตัดให้คมตลอดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ตัดเส้นใยแก้วได้อย่างสะอาดหมดจดแทนที่จะดึงเส้นใย การควบคุมเสี้ยนในระดับไมโครช่วยป้องกันความเสียหายที่ขอบรูและปรับปรุงผลผลิตของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างมาก โดยไม่ต้องทำการลบเสี้ยนด้วยมืออีกต่อไป
4. การเคลือบผิวที่สม่ำเสมอสำหรับเครื่องมือขนาดเล็กพิเศษและมีอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูง การตกตะกอนแบบ CVD ช่วยเคลือบผิวอย่างสม่ำเสมอให้กับดอกสว่านขนาดเล็กตั้งแต่เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.05 มม. ดอกสว่านเจาะรูตันแบบยาว ดอกกัดขึ้นรูป และดอกสว่านแบบขั้นบันได ช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดของเครื่องมือ PCD แบบเชื่อมประสานที่ไม่สามารถผลิตเป็นรูปทรงเรขาคณิตขนาดเล็กได้ ครอบคลุมถึงรูตัน รูขนาดเล็ก การเจาะร่อง และกระบวนการตัดแผงวงจรทั้งหมด
5. ร่องตัดเรียบลื่น ลดแรงเสียดทาน ช่วยให้การระบายเศษวัสดุเป็นไปอย่างเสถียรและลดการแตกหัก พื้นผิวเพชรเรียบลื่นช่วยป้องกันฝุ่นแก้วและเศษเรซินอุดตันร่องตัด ลดแรงต้านการตัดได้อย่างมาก ลดอัตราการแตกหักของดอกสว่านขนาดเล็ก และรับประกันความแม่นยำของขนาดรูที่สม่ำเสมอในการผลิตจำนวนมาก

3. การเลือกเครื่องมือแบบกำหนดเองตามวัสดุ PCB

1. ดอกสว่านไมโครและดอกกัดปลายแบบ 2 ฟลุตเพชร CVD นาโนคริสตัลมาตรฐาน FR-4 สำหรับแผงวงจรพิมพ์สองชั้นและหลายชั้น มีความสมดุลระหว่างความทนทานต่อการสึกหรอและต้นทุน เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและแผงวงจรไฟฟ้า
2. แผ่นวงจรเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง (HDI) และรูเจาะแบบฝังซ่อน หัวเจาะไมโครแบบนาโนไดมอนด์ขอบบางที่มีแรงกดตัดต่ำ ช่วยลดการแยกชั้นของแผ่นบาง เหมาะสำหรับรูเจาะขนาด 0.1–0.3 มม.
3. บอร์ดความเร็วสูง M7/M8/M9 และ PTFE เสริมเซรามิก (เมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ 5G และ AI) ดอกสว่านเคลือบเพชรไมโครคริสตัลไลน์หนา พร้อมประสิทธิภาพการป้องกันการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสารเติมแต่งเซรามิกแข็ง ช่วยรักษาพื้นผิวรูให้เรียบเนียนเป็นพิเศษเพื่อการส่งสัญญาณความถี่สูง
4. แผ่นรองพื้นบรรจุภัณฑ์ IC และตัวรองรับ ABF ดอกสว่านเพชรเม็ดละเอียดพิเศษ ขนาดเล็กมาก พร้อมคมกริบ ให้ความแม่นยำระดับไมครอนสำหรับการเจาะรูขนาดเล็กในบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง
5. การเซาะร่องและการตัดตามรูปทรงบนแผ่นอลูมิเนียม PCB ใช้หัวตัดเคลือบเพชรป้องกันการเกาะติด เพื่อป้องกันการสะสมของเศษอลูมิเนียมและทองแดงบริเวณขอบ ทำให้วงจรไม่เกิดรอยขีดข่วนจากเศษโลหะ

4. พารามิเตอร์การตัดเฉือนที่แนะนำสำหรับการผลิต PCB

การเจาะรูขนาดเล็ก

ความเร็วรอบแกนหมุน: 30,000–120,000 รอบต่อนาที อัตราป้อนต่อฟัน fz: 0.01–0.06 มม./z การทำงาน: การตัดแบบแห้ง หรือการหล่อลื่นด้วยละอองน้ำปริมาณน้อย ร่วมกับการดูดฝุ่นด้วยระบบดูดฝุ่นกำลังสูงแบบซิงโครนัส

การกำหนดเส้นทาง PCB และการกัดร่อง

ความเร็วตัด Vc: 200–500 ม./นาที อัตราป้อนต่อฟัน fz: 0.04–0.15 มม./z ประเภทการกัด: การกัดแบบไต่ระดับ (Climb milling) พร้อมระบบจับยึดแผงแบบสุญญากาศเต็มรูปแบบเพื่อป้องกันการแยกชั้นเนื่องจากแรงสั่นสะเทือน

5. อุตสาหกรรมหลักที่ใช้งาน

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเซิร์ฟเวอร์ประมวลผล AI, แผงวงจรความถี่สูงสำหรับการสื่อสาร 5G, แผงวงจรพิมพ์สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่, เมนบอร์ดสำหรับแล็ปท็อปและมือถือ, แผ่นรองพื้นโทรศัพท์ HDI, ตัวนำบรรจุภัณฑ์ IC เซมิคอนดักเตอร์, แผงวงจรควบคุมอุตสาหกรรม, แผงวงจรอินเวอร์เตอร์พลังงานลม

6. หมายเหตุและข้อจำกัดในการใช้งาน

1. ฝุ่นใยแก้วก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังและระบบทางเดินหายใจ จึงจำเป็นต้องใช้ระบบดูดฝุ่นกำลังสูงในสายการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ทุกสาย
2. ห้ามใช้เครื่องมือเคลือบเพชรในการตัดเฉือนโลหะเหล็ก เหล็กหล่อ หรือโลหะผสมไทเทเนียมเด็ดขาด เนื่องจากธาตุเหล็กจะกัดกร่อนฟิล์มเพชรด้วยปฏิกิริยาเคมีภายใต้อุณหภูมิการตัดสูงและทำให้ฟิล์มเคลือบหลุดลอก
3. ใช้ได้เฉพาะกับแผ่นลามิเนตคอมโพสิตใยแก้วและวัสดุรองรับที่ไม่ใช่โลหะที่เติมเซรามิกเท่านั้น ไม่แนะนำให้ใช้แผ่นทองแดงบริสุทธิ์หนาสำหรับเครื่องมือตัดเพชร
4. ดอกสว่านขนาดเล็กพิเศษต้องใช้ร่วมกับเครื่องเจาะที่มีความแข็งแกร่งและความแม่นยำสูง เพื่อลดการสั่นสะเทือนในการตัดเฉือนและยืดอายุการใช้งานของสารเคลือบ
5. ทำความสะอาดฝุ่นที่แกนหมุนและโต๊ะทำงานอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันไม่ให้เศษแก้วแข็งขูดขีดพื้นผิวเคลือบเพชร