CN101222816B - 钻孔加工工序用板材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔加工工序用板材，该板材可以适用于印刷电路板(Printed circuits board)钻孔加工工序中，有助于高效制作高质量。钻孔加工工序用板材包括具有润滑功能的有机物质层和金属层，使金属层背面的θ值在滑动试验中大于特定值，当上述板材在印刷电路板的钻孔加工工序中置于裸基(Blank PCB)板上时，由于和基板之间的紧密结合性良好，所以防止钻孔加工工序用板材与基板之间形成空气层，从而防止了钻头的打滑现象，而且可以减少钻头振动并提高钻头的直进性，进而维持钻头的耐磨耗性并延长钻头更换周期，确保钻孔加工的高质量一致性。

Description

钻孔加工工序用板材

技术领域

本发明涉及一种钻孔加工工序用板材，该板材可以适用于印刷电路板钻孔加工工序中，有助于高效制作高质量。

背景技术

印刷电路板的功能是把电子零件装贴在其上、并使电子零件互相形成电连接状态，印刷电路板是构成电气产品的重要内部零件。

制造上述印刷电路板时，在垫板(Backup Board)上层叠多层裸基板(blank board)，把盖板(Entry Board)配置到最上层裸基板的上面，从其上面对进出板进行贯通孔加工，与此同时，使用钻头在裸基板的正面形成小孔，即可在印刷电路板用裸基板上形成小孔。

盖板板材通常使用不含润滑层的纯铝板材，例如A1000系列材料的铝板材，主要是为了在印刷电路板用裸基板上钻小孔时防止破损、减少毛边(burr)及改善位置精度。

近年来，由于电子零件高密度地安装在印刷电路板上，因此电路线宽及间隔日益变小，钻孔加工设备的速度提高，基板的可层叠数也逐渐增加，需要钻出直径小于0.35mm的小孔。

使用不含润滑层的纯铝板作为盖板时，小孔作业后容易影响位置精度并造成钻针(Drill Bit)破损。使用铝板材时，钻头的刃常常破损或钻针本身断裂，不能增加裸基板的层叠数以用于制造印刷电路板的钻孔，因而降低了钻孔加工效率。而且，钻头刃在基板面上出现打滑动作而无法在准确位置钻出小孔。另一个问题是，小孔的内壁墙面的表面变粗糙，将在其后的电镀工序引起问题。

为了防止钻刀刃的破损及断裂、防止小孔的内壁变粗糙、以及改善裸基板上小孔的位置准确度，人们开发了一种通过在基板的一面上贴附润滑材料而使金属板的一面上形成润滑层的树脂披覆金属板。

例如，韩国专利公开第2002-0018984号公开了一种厚度达5μm到500μm的金属箔的一表面上形成了厚度为2μm～300μm的有机物质层的印刷电路板钻孔用润滑剂板材。具体地说，该印刷电路板钻孔用润滑剂板材的有机物质层是含有聚醚酯、固相水溶性润滑剂及聚乙二醇的混合物，或者是含有聚醚酯、固相水溶性润滑剂及液相水溶性润滑剂的混合物。

此外，韩国专利公开第2003-0036041号公开了一种含水溶性树脂及非水溶性润滑剂的钻孔盖板板材，其一表面与金属箔结合。

此外，韩国专利公开第2005-0056149号公开了金属板的一个面被热塑性树脂披覆的覆树脂金属板，这里的热塑性树脂实质上属于非水溶性，根据JIS K7121规格测量的热塑性树脂最高融解温度为60℃到120℃，在150℃的温度下熔融热塑性树脂时，熔融黏度在剪切速度200mm/秒的情形下维持在1x103到1x104泊(Poise)的范围内，在3000mm/秒的情形下维持在5x102到5x103泊的范围内，根据JIS K7125测量的热塑性树脂的硬度计(Durometer)D硬度在20到45的范围内。

上述技术所揭示的板材的一共同点为，为了对金属层的一个面赋予润滑性而具备了有机物质层(润滑层)。

在印刷电路板的钻孔加工工序中，与作为裸基板的铜箔接触的面是金属层，当钻孔加工工序用板材的金属层与作为裸基板的铜箔接触时，铜箔与板材之间的紧密接触性减弱而在其间隙处形成空气层，而且由于无法吸收钻孔加工机的旋转振动而出现细微的打滑现象。该现象将在钻头的钻孔加工工序中引起滑动，从润滑层带入的润滑剂物质与钻了小孔的基板屑片混合，一并被吸入(吸入屑片)时，无法顺利地排放，而被钻孔用板材的基板接触面阻挡并重新埋入，钻孔加工机出现错误动作。其结果就是无法执行所设计的孔加工作业。

发明内容

本申请人探索可以在印刷电路板的钻孔加工过程中提高钻孔加工工序用板材与基板之间的紧密接触性并获得高质量的效率的方法时，发现如果使金属层背面的θ值在滑动试验中大于特定值，钻孔加工工序用板材与基板之间的紧密接触性就能获得改善，并防止层间打滑现象，进而完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种可以在印刷电路板的钻孔加工过程中防止钻孔加工工序用板材与基板之间的打滑现象的钻孔加工工序用板材。

本发明的另一个目的是提供一种可以在印刷电路板的钻孔加工过程中改善钻头直进性的钻孔加工工序用板材。

本发明的另一个目的是提供一种可以维持钻头的耐磨耗性的钻孔加工工序用板材。

本发明的另一个目的是提供一种可以减少钻了小孔的基板的孔内壁胶渣的钻孔加工工序用板材。

上述技术课题可以通过包括具有润滑功能的有机物质层与金属层的钻孔加工工序用板材解决，使用滑动试验机以滑动(Slip)法进行倾斜实验时，该板材的金属层背面开始相对于铜箔进行滑动时的tanθ值大于tan20°的钻孔加工工序用板材。

较为适当的应用做法是，金属层背面除了包含具有润滑功能的有机物质层之外，还应该包括由与上述有机物质层相同材料或其它树脂构成的防滑层。

较为适当的应用做法是，防滑层包括了由乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙基丙烯酸及甲基丙烯酸乙酯组成的组中选择至少一种以上的单体来制成的聚合物或共聚合物。

较为适当的应用做法是，具有润滑功能的有机物质层或防滑层之任一层的背面包括着色层。

较为适当的应用做法是，金属层背面经过了表面改性过程。

较为适当的应用做法是，金属层背面的表面粗糙度(Ra值)大于0.3μm。

附图说明

图1是本发明的钻孔加工工序用板材的剖视图。

具体实施方式

下面，利用图1对本发明做进一步说明。

本发明的钻孔加工工序用板材在金属层的一个面上形成了具有润滑功能的有机物质层(润滑层)，当使用滑动试验机以滑动法进行倾斜实验时，该金属层背面开始相对于铜箔进行滑动时的tanθ值大于tan20°。

在滑动试验中，金属层背面开始相对于铜箔进行滑动时的tanθ值大于tan20°时，其与铜箔等组成基板的表面之间存在着较大的摩擦力，可以在钻孔加工时提高其位置精度，也就是说，可以满足所规定的cpk值。金属层背面的tanθ大于tan20°时，对最终制作完毕的钻孔加工工序用板材测量的cpk值介于2.1到2.4的范围内，显现出优异的位置精度。

上述tanθ值表示了其摩擦力大于金属层(即通常使用的铝金属)与铜箔之间的固有摩擦力。如果金属层背面在滑动试验中开始相对于铜箔进行滑动时的tanθ值小于tan20°，则无法防止钻孔加工工序用板材与铜箔等基板之间的滑动现象。

在金属层上含有润滑层的本发明的钻孔加工工序用板材，并没有限定使金属层背面的tanθ值在滑动试验中符合上述范围的方法，例如在金属层背面形成树脂层或者对金属层背面本身进行表面改性作业等，其所使用的方法不受限制。

在金属层背面形成树脂层时，只要能得到符合上述范围的tanθ值，将不限定其组成成份，但使用具黏性的树脂成份进行调节时效果更好，该成份可以是和润滑层相同的成份，也可以是其它树脂层(本发明简称其为“防滑层”)。

一般来说，钻孔加工工序用板材中具有润滑功能的有机物质层(润滑层)可以是水溶性、非水溶性聚合物与水溶性、或者非水溶性润滑剂。

做为具体的例子，水溶性有机物质层可以是包含聚醚酯、固相水溶性润滑体及数目平均分子量为200到600的聚乙二醇的混合物，也可以是包含聚醚酯、固相水溶性润滑剂及液相水溶性润滑剂的混合物。

较为适当的应用做法是，有机物质层属于非水溶性。如果是水溶性树脂，将降低树脂与金属层之间的紧密黏接性，与金属的吸收率差异也比较大，可能引起金属板本身的弯曲现象。因此，作为基材(Matrix)的树脂应该属于非水溶性或者是多少具有水溶性的“实质非水溶性”有机物质层。

润滑层的厚度应该维持在20到300μm的范围内，厚度太薄就无法在钻孔加工时发挥润滑剂的作用及排放屑片的作用；厚度太厚则降低钻孔加工的精密度或引起钻头破损。

如果本发明的钻孔加工工序用板材的防滑层与润滑层具有同一组成成份，防滑层的非水系成份应该和润滑层的较佳非水系成份相同。

上述防滑层不仅可以改善板材与基板之间的紧密接触性，还具有缓冲层的作用并减少钻头振动，进而改善了钻孔时的直进性。提高钻孔时的直进性，就能减少钻孔加工过程中屑片重新埋入基板的现象，也就是说能减少胶渣(smear)，进而提高了钻孔加工后的基板质量。可以在钻孔时发挥缓冲作用，进而减少钻头磨耗。

以孔加工的作业性来说，上述防滑层的厚度应小于50μm。

较为适当的应用做法是，树脂层是由乙基丙烯酸或甲基丙烯酸乙酯单体组成的聚合物或共聚合物。

制造本发明的钻孔加工工序用板材时，金属层、润滑层及防滑层的黏接可以使用干式层叠、湿式层叠及高温层叠法中的任何一种方法，也可以使用公知的黏接剂进行黏接。例如，市面上的干式层叠用黏接剂包括丙烯酸系、氨基钾酸酯系及酯系等，高温层叠用黏接剂包括乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂系、烯烃系及橡胶系等，只要在这些黏接剂中适当地选择即可。

此外，本发明的钻孔加工工序用板材的金属层的两面具有树脂层时，如果润滑层与防滑层的组成成份不同，在准备钻孔加工作业时需要区分板材的上下两面，因此为了容易辨别而在润滑层或防滑层中加上着色层。

本发明也可以在树脂层的组成成份中加入防静电性能以避免静电所引起的微细灰尘吸附或钻孔加工设备的错误动作。

此外，使金属层背面的tanθ值符合本发明的要求的其它方法为，不另外添加树脂层的情形下，通过物理或化学方法对金属层背面进行表面改性。

此时，物理方法可以使用粗化(Patterning)或浮雕处理等方式，但不限定于此；化学方法可以使用基于酸处理的表面改性，但不限定于此。使用物理或化学方法对金属层背面进行表面改性时，应使金属层背面的表面粗糙度大于0.3μm。其表面粗糙度小于0.3μm时，金属层背面的tanθ值将无法介于上述范围。

表面粗糙度指的是，使用表面粗糙度测量仪(小阪SE-30C产品)测量的表面粗糙度。

钻孔加工工序用板材的金属层通常使用铝制成，最好使用纯度达99.0％的纯铝。上述金属层的厚度应介于5到500μm的范围内，30到300μgm较好，50到200μm则更好。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，然而实施例不能限定本发明。

制造例1：防滑层的制造

使用韩化公司产品LLDPE等级3120与三星综合产品EVA 120A，通过吹膜机(Blown Film Extruder)在170℃的温度下押出了30μm的膜。

制造例2：防滑层的制造

使用Dow Chemical公司产品AFFINITY等级PL 1840，通过吹膜机(Blown Film Extruder)在150℃的温度下押出了厚30μm的膜。

制造例3：对Al箔进行表面处理而实现防滑功能

在厚度为130μm且其纯度达99％以上的铝板的一面或两面进行Al辊轧时，通过对WORK ROLL上进行浮雕处理的方法做表面处理作业以提高其粗糙度，制成表面粗糙度大于0.30μm的铝箔。

实施例1

在130μm厚的纯铝板的两面，使用乙烯/甲基丙烯酸共聚物树脂(杜邦产品，NUCREL，等级：0910)得到35μm厚的膜并作为其润滑层，然后层叠上述制造例1的厚度达30μm的膜，使用层叠黏接剂进行层叠而在金属层的两面分别形成润滑层及防滑层，制成了钻孔加工工序用板材。

实施例2

使用与上述实施例1相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是防滑层则使用上述制造例2的组成成份。

实施例3

使用与上述制造例3相同的方法制作铝箔，然后使用实施例1的方法制作润滑层并进行层叠后制成钻孔加工用金属板。

实施例4

使用与上述实施例2相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是润滑层使用乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂与乙烯丙烯酸共聚物树脂的混合物。

实施例5

使用与上述实施例1相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是防滑层的组成成份与润滑层相同。

实施例6

使用与上述实施例2相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是防滑层的组成成份与润滑层相同。

对照例1

使用与上述实施例1相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是不具有防滑层而只具备了润滑层。

对照例2

使用与上述实施例3相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是不具有防滑层而只具备了润滑层。

对照例3

使用与上述实施例4相同的方法制作钻孔加工用金属板，但是不具有防滑层而只具备了润滑层。

为了比较上述实施例1～6以及对照例1～3所制成的钻孔加工工序用板材与铜箔之间的摩擦力，使用滑动试验机(大成试验机公司产品，型号YX-219)以滑动法进行倾斜实验并测量了上述板材开始相对于铜箔面进行滑动时的tanθ值，其结果如表1。

【表1】

实验例

对于上述实施例1～6及对照例1～3所制成的各钻孔加工工序用板材进行钻孔加工，然后评估了孔位置的精密度、孔内壁粗糙度、钻头断裂性及孔内胶渣(smear)。

钻孔加工方法为，实施例1～6把上述板材的防滑层(13)面、对照例1～3则把金属层(1)配置到邻接0.4mm厚的两面铜箔印刷电路板(FR-4产品，铜箔厚18μm)的位置，此时层叠7枚印刷电路板，在其下面配置了由1.5mm厚电木(bakelite)板制成的靠板，然后进行了印刷电路基板的钻孔加工作业。

钻孔加工的条件如下。

钻针：直径0.25mm

旋转速度：125,000rpm

移送速度：2.5m/分钟

相邻加工孔中心之间的距离：0.5mm

钻针数：5000针(hit)

(1)层叠7枚印刷电路板并进行5000次(钻孔)后，针对最下端(第7枚)的基板评估其孔位置的精密度。也就是说，针对最下端基板的5000个孔测量其孔中心部的误差间隔并计算其最大值，最大值小于50μm的标示◎，大于50μm但小于70μm的标示○，介于70到100μm的标示△，大于100μgm的标示X。

(2)针对第5枚基板评估内墙粗糙度，测量第4000个孔及前后2孔的各钻孔墙面的左右内墙粗糙度，其平均值小于5.0μm的标示◎，小于7.0μm的标示○，小于10μm的标示△，大于10μm的标示X。

(3)针对钻孔加工试验中制成的孔检查其胶渣(smear)现象。胶渣是摩擦热的扩散不充份而导致钻针温度升高，使芯片的树脂部位软化并融解，然后重新黏接在贯通孔内壁的内层铜箔截面的现象。清洗后使用显微镜观察20贯通孔的截面，如果没有发现胶渣则给予10分，发现微量胶渣则给予5分，从整体上发现胶渣则给予0分。

表2为上述(1)到(3)的测量结果。

【表2】

由上述表2的结果可知，如同本发明使用防滑层时，不仅可以改善孔的精密度，还可以降低内壁的粗糙度。但是如果邻接基板的面是金属层，其与基板之间的紧密接触性减弱并影响孔的精密度，还对孔壁的表面粗糙度造成不良影响。

如前所述，本发明的具有润滑功能的有机物质层与金属层的钻孔加工工序用板材，该板材的金属层背面开始相对于铜箔面进行滑动时的tanθ值大于一定值时，可以提高其与基板之间的紧密接触性并防止板材与基板之间形成空气层，进而改善钻孔加工时的钻头直进性，减少钻头振动，因此可以维持钻头的耐磨耗性并延长钻头更换周期，防止钻孔屑片流入基板与金属层之间并解除了出现错误动作的危险。

Claims (6)

1.一种钻孔加工工序用板材，包括具有润滑功能的有机物质层与金属层，其中，

使用滑动试验机以滑动法进行倾斜实验时，上述钻孔加工工序用板材的金属层背面开始相对于铜箔进行滑动时的tanθ值大于tan20°。

2.如权利要求1所述的钻孔加工工序用板材，其中，

金属层背面除了包含具有润滑功能的有机物质层之外，还包括由与上述有机物质层相同材料或其它树脂构成的防滑层。

3.如权利要求2所述的钻孔加工工序用板材，其中，

防滑层包括了由乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙基丙烯酸及甲基丙烯酸乙酯组成的群中选择至少一种以上的单体来制成的聚合物或共聚合物。

4.如权利要求2所述的钻孔加工工序用板材，其中，

具有润滑功能的有机物质层或防滑层之任一层的背面包括着色层。

5.如权利要求1所述的钻孔加工工序用板材，其中，

金属层背面经过了表面改性过程。

6.如权利要求5所述的钻孔加工工序用板材，其中，

金属层背面的表面粗糙度(Ra值)大于0.3μm。

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