CN107096946B - 避免板孔间电化学迁移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单排屑槽双切削刃钻头，包括钻柄（1）和钻刃（2），所述钻柄（1）和钻刃（2）由连接部（3）相连，所述钻刃（2）的自由端为钻尖（4），所述钻刃（2）靠近所述钻尖（4）的部位开有双螺旋切削刃槽（5），所述钻刃（2）靠近所述连接部（3）的部位开有单螺旋排屑槽（6）。本发明还公开了一种避免板孔间电化学迁移的方法，包括以下步骤：S01，CAM数据分析；S02，高风险孔对的定义与筛选；S03，钻孔路径设计。本发明可以最大限度的减少孔间裂纹的产生，从而达到避免电化学迁移失效的目的。

Description

避免板孔间电化学迁移的方法
技术领域
本发明涉及一种单排屑槽双切削刃钻头及避免线路板孔间电化学迁移的方法，属于印制电路板技术领域。
背景技术
目前，随着电子产品朝着轻薄短小的方向发展，布线密度与导通孔密度也随之越来越高。随着导通孔密度的提高，孔间距越来越小，因而孔间发生电化学迁移的风险也随之提高。
现代普通刚性印制线路板的基材一般为玻璃纤维基环氧树脂板材，以环氧树脂为主体的混合树脂(有机物)通过螯合剂(硅烷)附着在玻璃纤维编织布(无机物)上。这种通过螯合剂建立的结合是不稳固的，容易被破坏。线路板的钻孔是机械加工过程。在钻孔时，存在机械振动，钻头对基材的切削力，以及钻头与孔壁的摩擦力。这些机械力都会破坏树脂与玻璃纤维的结合，从而在二者界面处产生空隙。当这种空隙产生后，在之后的电镀过程中，电镀溶液会由于毛细现象而进入这些空隙，并被铜包裹在里面。在线路板的使用过程中，残留的电镀溶液会将铜逐渐的溶解为铜离子；如果相邻的两个导通孔之间存在电位差，那么铜离子就会在电场的驱动下沿着树脂与玻璃纤维之间的间隙从阳极向阴极迁移；在此过程中，铜离子又不断的得到电子重新变成金属铜沉积下来；这个过程持续不断的进行，就会产生从阳极出发的铜细丝；当这条细丝到达阴极时，就会使两个导通孔短路，导致线路板原始的电气性能失效。
由于前面所述的电化学迁移失效属于隐性缺陷，一般发生于电子产品的使用过程中，且缺陷一般比较微小，难以被及时发现，所以目前制线路板行业对这种电化学迁移失效的重视不足，行业内缺乏行之有效的改善方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够尽量避免线路板在钻孔时树脂与玻璃纤维之间产生间隙的单排屑槽双切削刃钻头；进一步地，本发明提供一种避免板孔间电化学迁移的方法，该法能够规避易产生孔间电化学迁移的高风险孔对，使钻孔更加合格，钻孔后的线路板不会发生孔间电化学迁移，产品质量高；更进一步地，本发明提供一种避免板孔间电化学迁移的方法，该法能够及时发现线路板上易发生电化学迁移的孔对，找出不合格线路板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
单排屑槽双切削刃钻头，包括钻柄和钻刃，所述钻柄和钻刃由连接部相连，所述钻刃的自由端为钻尖，所述钻刃靠近所述钻尖的部位开有双螺旋切削刃槽，所述钻刃靠近所述连接部的部位开有单螺旋排屑槽。
所述双螺旋切削刃槽和单螺旋排屑槽的螺旋角α相同且均为35～45°。
所述双螺旋切削刃槽和单螺旋排屑槽的首尾相连通。
所述钻尖包括位于两侧的第一刃面角和位于中间的第二刃面角，所述第二刃面角凸出于所述第一刃面角，所述第二刃面角和两所述第一刃面角形成等腰三角形结构，所述等腰三角形结构的底角为5～15°，所述等腰三角形结构的顶角为150～170°。
所述钻刃与所述双螺旋切削刃槽相连的未切削部的长度与所述双螺旋切削刃槽的长度比值为1.05～1.10。
所述钻柄上设置有套环。
避免板孔间电化学迁移的方法，包括以下步骤：
S01，CAM数据分析：S01-1，首先筛选出孔间距低于阈值的所有孔对；S01-2，从S01-1筛选出的孔对中，再筛选出两个孔分属不同电路回路的孔对；S01-3，对S01-2的上述孔对进行CAM分析，识别出高风险孔对；
S02，高风险孔对的定义与筛选：符合以下任一项条件的，均属于高风险孔：S02-1，两孔位于X/Y轴向，属于高风险孔对；S02-2，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y轴方向的切线与另一孔相割或相切，则属于高风险孔对；S02-3，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y方向的切线与另一孔不相交，且两孔孔边到孔边的水平最短距离D≥50μm，属于低风险孔对；若D<50μm，则为高风险孔对；
S03，钻孔路径设计：采用跳钻的方法钻孔，高风险孔对钻孔所用钻针为单排屑槽双切削刃钻头，所述单排屑槽双切削刃钻头包括钻柄和钻刃，所述钻柄和钻刃由连接部相连，所述钻刃的自由端为钻尖，所述钻刃靠近所述钻尖的部位开有双螺旋切削刃槽，所述钻刃靠近所述连接部的部位开有单螺旋排屑槽。
跳钻的方法为：每一低风险孔对中的两孔，不可连续钻出，而应该在钻完低风险孔对中的第一个孔后，跳到距这个孔对至少5mm距离之外，钻另外一个低风险孔对的一个孔，然后再跳回第一个低风险孔对，钻该低风险孔对的第二个孔。
所述阈值是根据线路板的材料性能测试得到的。
避免板孔间电化学迁移的方法还包括半成品检查步骤，半成品检查步骤为采用专用试样板检查，每片线路板的工艺板边上有测试用专用试样板，采用切片方式模拟实际钻孔的线路板的孔间电化学迁移情况。
避免板孔间电化学迁移的方法还包括成品检查步骤，取钻好孔对的成品线路板，切片后检查孔间电化学迁移情况。
本发明提供的一种单排屑槽双切削刃钻头及避免板孔间电化学迁移的方法，通过分析线路板CAM数据，首先筛选出孔间距低于某一阈值(0.5mm)的所有导通孔；然后筛选出其中非同电路回路的孔对(两个相邻的孔为一个孔对)；然后分析每个孔对中两个孔连线与基线的夹角，筛选出夹角低于某个阈值的孔对。针对筛选出的所有孔对，每一孔对中的两孔，不可连续钻出，而应“跳钻”。用于钻这些选定孔对的钻针必须是特殊设计的单排屑槽双切削刃钻头，必须通过特别的检查(任何刀面损伤都不允许，使用寿命限定于1000孔，不允许重复研磨)；并且在使用时，需要搭配刀盘避免工人误将普通钻头插在特殊设计钻头的刀位上。特殊设计钻头必须包含双螺旋切削刃槽和单螺旋排屑槽，优选地，螺旋角α的值也需进行限定；进一步优选地，未切削部的长度与双螺旋切削刃槽的长度比也需进行限定；此种特殊结构的钻头才能实现高风险孔对钻孔时最大限度的减少孔间裂纹的产生。每片线路板的工艺板边上有特别设计的测试用专用试样板，用于模拟实际板上的状况，半成品检查需要对这个测试用专用试样板做检查，并按照相应允收标准做判定。成品检查要对实际线路板按照标准方法与允收标准进行判定。通过以上技术方法，可以最大限度的减少孔间裂纹的产生，从而达到避免电化学迁移失效的目的。
附图说明
图1是本发明中单排屑槽双切削刃钻头的结构示意图；
图2是图1中钻尖的结构示意图；
图3是图1中双螺旋切削刃槽中的切削刃的结构示意图；
图4是本发明中高风险孔对的结构示意图；
图5是现有技术中线路板钻孔时易产生裂纹的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1：
如图5所示，线路板机械钻孔会损伤玻璃纤维与树脂的界面，产生裂纹，裂纹中残留电镀药液，为电化学迁移提供通道及离子。
本发明试图通过降低这种机械钻孔的损伤，以及电镀药液的残留，达到避免孔间电化学迁移的目的。
如图1～图4所示，单排屑槽双切削刃钻头，包括钻柄1和钻刃2，所述钻柄1和钻刃2由连接部3相连，所述钻刃2的自由端为钻尖4，所述钻刃2靠近所述钻尖4的部位开有双螺旋切削刃槽5，所述钻刃2靠近所述连接部3的部位开有单螺旋排屑槽6。钻柄1的直径大于钻刃2的直径，连接部3的直径由钻刃2向钻柄1的方向逐渐增大。
所述双螺旋切削刃槽5和单螺旋排屑槽6的螺旋角α相同且均为40°。
所述钻尖4包括位于两侧的第一刃面角7和位于中间的第二刃面角8，所述第二刃面角8凸出于所述第一刃面角7，所述第二刃面角8和两所述第一刃面角7形成等腰三角形结构，所述等腰三角形结构的底角为5～15°，所述等腰三角形结构的顶角为150～170°。
单排屑槽双切削刃钻头的任何刀面损伤都不允许，使用寿命限定于1000孔，不允许重复研磨。
所述钻刃2与所述双螺旋切削刃槽5相连的未切削部9的长度与所述双螺旋切削刃槽5的长度比值为1.05。
所述钻柄1上设置有套环。在使用时，钻柄1需要搭配刀盘，钻柄1上设置套环，避免工人误将普通钻头插在本发明的单排屑槽双切削刃钻头的刀位上。
本发明的单排屑槽双切削刃钻头需要安装套环；普通钻头不安装套环；当套环安装错位置时，将无法定位，钻机将因无法夹取刀具而报警。
避免板孔间电化学迁移的方法，包括以下步骤：
S01，CAM数据分析：S01-1，首先筛选出孔间距低于阈值0.5mm的所有孔对；S01-2，从S01-1筛选出的孔对中，再筛选出两个孔分属不同电路回路的孔对；S01-3，对S01-2的上述孔对进行CAM分析，识别出高风险孔对；
S02，高风险孔对的定义与筛选：符合以下任一项条件的，均属于高风险孔：S02-1，两孔位于X/Y轴向，属于高风险孔对；S02-2，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y轴方向的切线与另一孔相割或相切，则属于高风险孔对；S02-3，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y方向的切线与另一孔不相交，且两孔孔边到孔边的水平最短距离D≥50μm，属于低风险孔对；若D<50μm，则为高风险孔对；
S03，钻孔路径设计：采用跳钻的方法钻孔，高风险孔对钻孔所用钻针为单排屑槽双切削刃钻头，所述单排屑槽双切削刃钻头包括钻柄1和钻刃2，所述钻柄1和钻刃2由连接部3相连，所述钻刃2的自由端为钻尖4，所述钻刃2靠近所述钻尖4的部位开有双螺旋切削刃槽5，所述钻刃2靠近所述连接部3的部位开有单螺旋排屑槽6。低风险孔对钻孔则可使用普通钻头。
电路回路的数量由客户的设计而定，但至少大于等于2。
跳钻的方法为：每一低风险孔对中的两孔，不可连续钻出，而应该在钻完低风险孔对中的第一个孔后，跳到距这个孔对至少5mm距离之外，钻另外一个低风险孔对的一个孔，然后再跳回第一个低风险孔对，钻该低风险孔对的第二个孔。
所述阈值是根据线路板的材料性能测试得到的。
避免板孔间电化学迁移的方法还包括半成品检查步骤，半成品检查步骤为采用专用试样板检查，每片线路板的工艺板边上有测试用专用试样板，采用切片方式模拟实际钻孔的线路板的孔间电化学迁移情况。
避免板孔间电化学迁移的方法还包括成品检查步骤，取钻好孔对的成品线路板，切片后检查孔间电化学迁移情况。
工艺板边是指为了加工客户需要的PCB板，制造商需要在客户需要的PCB板外围设计必要的辅助工艺装置，也就是工艺板边。本发明的工艺板边为PCB板外围的板框，工艺板边上设置有测试用专用试样板，测试用专用试样板上设置有3个上下向排列的孔对；每一个孔对中，上面孔的最低点与下面孔的最高点之间的距离用于模拟实际PCB板内的最小D2D；D2D即孔间距。切片需研磨到测试用专用试样板的D2D的1/2；切片方向为从下向上切。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于：所述双螺旋切削刃槽5和单螺旋排屑槽6的螺旋角α相同且均为35°；所述钻刃2与所述双螺旋切削刃槽5相连的未切削部9的长度与所述双螺旋切削刃槽5的长度比值为1.10。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别仅在于：所述双螺旋切削刃槽5和单螺旋排屑槽6的螺旋角α相同且均为45°。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，CAM数据分析：S01-1，首先筛选出孔间距低于阈值的所有孔对；S01-2，从S01-1筛选出的孔对中，再筛选出两个孔分属不同电路回路的孔对； S01-3，对S01-2的上述孔对进行CAM分析，识别出高风险孔对；
S02，高风险孔对的定义与筛选：符合以下任一项条件的，均属于高风险孔对：S02-1，两孔位于X/Y轴向，属于高风险孔对；S02-2，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y轴方向的切线与另一孔相割或相切，则属于高风险孔对；S02-3，两孔中心连线与X/Y轴有一定夹角，其中一孔的X/Y方向的切线与另一孔不相交，且两孔孔边到孔边的水平最短距离D≥50μm，属于低风险孔对； 若D<50μm，则为高风险孔对；
S03，钻孔路径设计：低风险孔对与高风险孔对均采用跳钻的方法钻孔，高风险孔对钻孔所用钻针为单排屑槽双切削刃钻头，所述单排屑槽双切削刃钻头包括钻柄（1）和钻刃（2），所述钻柄（1）和钻刃（2）由连接部（3）相连，所述钻刃（2）的自由端为钻尖（4），所述钻刃（2）靠近所述钻尖（4）的部位开有双螺旋切削刃槽（5），所述钻刃（2）靠近所述连接部（3）的部位开有单螺旋排屑槽（6）；
跳钻的方法为：每一低风险孔对中的两孔，不可连续钻出，而应该在钻完低风险孔对中的第一个孔后，跳到距这个孔对至少5mm距离之外，钻另外一个低风险孔对的一个孔，然后再跳回第一个低风险孔对，钻该低风险孔对的第二个孔；
每一高风险孔对中的两孔，不可连续钻出，而应该在钻完高风险孔对中的第一个孔后，跳到距这个孔对至少5mm距离之外，钻另外一个高风险孔对的一个孔，然后再跳回第一个高风险孔对，钻该高风险孔对的第二个孔；
所述阈值是根据线路板的材料性能测试得到的。
2.根据权利要求1所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：还包括半成品检查步骤，半成品检查步骤为采用专用试样板检查，每片线路板的工艺板边上有测试用专用试样板，采用切片方式模拟实际钻孔的线路板的孔间电化学迁移情况。
3.根据权利要求2所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：还包括成品检查步骤，取钻好孔对的成品线路板，切片后检查孔间电化学迁移情况。
4.根据权利要求1所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：所述双螺旋切削刃槽（5）和单螺旋排屑槽（6）的螺旋角α相同且均为35~45°。
5.根据权利要求1所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：所述钻尖（4）包括位于两侧的第一刃面角（7）和位于中间的第二刃面角（8），所述第二刃面角（8）凸出于所述第一刃面角（7），所述第二刃面角（8）和两所述第一刃面角（7）形成等腰三角形结构，所述等腰三角形结构的底角为5~15°，所述等腰三角形结构的顶角为150~170°。
6.根据权利要求1所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：所述钻刃（2）与所述双螺旋切削刃槽（5）相连的未切削部（9）的长度与所述双螺旋切削刃槽（5）的长度比值为1.05~1.10。
7.根据权利要求1所述的避免板孔间电化学迁移的方法，其特征在于：所述钻柄（1）上设置有套环。
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