201201933 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種印刷電路板用之鑽頭，特別係關於一 種含有氫氧化物粒子之樹脂絕緣基板用之鑽頭。 【先前技術】 為獲取印刷電路板之表背面之導通，於印刷電路板中形 成通孔導體。藉由鑽頭於雙面覆銅積層板中形成貫通扎， 並藉由鍍敷等於該貫通孔之内壁形成通孔導體。之後，根 據需要藉由蝕刻而形成導體電路。由此，製造出具有用以 連接表背面之導體電路之通孔導體之印刷電路板。 為獲取阻燃性，印刷基板使用含鹵化物之絕緣基板。鹵 化物之離子導電率較高，當細間距地配置通孔而使通孔之 間之絕緣間隔變窄時，可認為這樣會引起短路。因此，期 待含有氫氧化物來代替鹵化物作為阻燃劑之絕緣基板之實 用化。 作為對覆銅積層板或絕緣基板形成貫通孔之工具，通常 使用鑽頭。作為該鑽頭而言，使用具有一個刃之鑽頭、或 具有兩個刃之鑽頭。曰本專利實開平7_33514揭示一種具 有一個刃之鑽頭’日本專利特開2〇〇213711〇揭示一種具 有兩個刃之鑽頭。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]曰本專利實開平7_335 14號公報 [專利文獻2]曰本專利特開200243711〇號公報 149989.doc 201201933 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而’當以鑽頭對覆銅積層板或絕緣基板等基板打孔 時，因摩擦熱等導致受到切削之基板被加熱。於此，若基 板含有Α1(〇Η)3等氫氧化物，則Αι(〇Η)3會因熱量而變化為
Ah〇3與水。由於該水而導致切屑具有黏性，因此切屑附 著於切屑排出槽，可認為這樣會使鑽頭壽命縮短或者貫通 孔之壁面變粗糙。切屑難以自切削槽排出。因此，當將用 以對含有齒化物之基板進行加工之鑽頭用於含有氣氧化物 之基板之加工時，鑽頭容易折斷，從而工具之壽命縮短。 此外，由於附著於切屑排出槽之切屑而導致容易於貫通孔 内壁形成較深之凹凸。當於具有較深凹凸之貫通孔内壁形 成有通孔導體時’於熱循環、高溫放置等之可靠性測試 中有時會以凹凸部分為起點於通孔導體上產生裂痕。 、本發明提供—種用以對含有氫氧化物之樹脂絕緣基板形 成貫通孔之鑽頭。 [解決問題之技術手段] 义本發明之鑽頭包括：刀部；切刀，其形成於上述刀部： 則端；切屑排出槽’其形成於上述刀部之外周，且具有$
定之螺旋角；及柄，卜而且’切屑排出槽之表面粗糙Z ()為0.01 G.U μηι，特定之螺旋角為42度至η度。該4 頭適合於對含有氫氧化物之樹脂絕緣基板形成貫通孔之, 直控鑽頭。 切屑經由鑽頭之 當使用螺旋角為42〜53。範圍之鑽頭時 149989.doc 201201933 切屬排出槽而適當地排出 又，貫通孔二不會對鑽頭施加負載。 貝、孔内壁之凹凸變小。從而經载 之連接可靠性裎古。v 项札v肢進行連接 如问又，鑽頭不易折斷。 使用而磨損，因此能夠延長可使用次數J抑制鑽頭隨著 加，貫通孔之形狀I1 p便加工次數增 几您开/狀亦不易劣化。以 之槽與切屑排出槽相同。 本說明書中所使用 於螺旋角未達42。之情形時，切 此因夾ό与-", 上田h排出，由 來自心化物之水分而具有黏性之切屬 僧内。因》If，脅*、3；，， · M H ^ _ t通孔之形成受阻，於貫通孔㈣ :凹凸1此’經由通孔導體進行連接之連接可靠性2 •。又’因未排出之切肩而加快鑽頭之磨損。因 Z少之使用次數下便劣化。亦有時會因切肩附著於槽内 而導致鑽頭折斷。當螺旋角超過53。時，槽之部分變多， 因此鑽頭之剛性降低，從而鑽頭容易折斷。 更為理想的係螺旋角為44〜51。之範圍。若螺旋角為該範 圍’則可提高加工速度。即便加工速度提高，亦可效率佳 地排出切屑並且鑽頭不會彎曲。因此，貫通孔形成於特定 位置。貫通孔内壁之凹凸變小β χ，鑽頭之磨損亦較少， 因此鑽頭之壽命延長。 為了增加刃部之體積，槽較佳為一個。若刃部之體積增 加，則鑽頭之彎曲變少，因此加工精度提高，鑽頭不易折 斷。 螺旋角係刃部與槽之交又角度。即係指導緣（leading edge)與通過該導緣上且平行於鑽頭之軸χ之直線所成之角 149989.doc 201201933 度（θ)(參照圖1)。
而且，較為理想的是槽之螺旋角為42〜53。並且槽表面之 (算術平均粗k度）為0 〇 J i pm。於Ra未達〇 〇 J km之情形時’有時因切屑而導致槽上產生較深之劃痕， 鑽頭有可能以該劃痕為起點折斷。另一方面，於以超過 0.11 μπι之情形時，槽表面之凹凸阻礙切肩之排除因此 刀肩會堆積於槽内。其結果為鑽頭容易折斷。於以鑽頭對 含有氫氧化物之絕緣基板形成貫通孔時，切屑因具有黏性 而容易附著於槽内。因此，Ra較佳為上述範圍。 此外’較為理想的是槽之深度自前端向後端逐漸變淺。 槽自前端向後端每前進1咖，槽之深度就變淺8〜Μ = 4(Β)以直線狀表示螺旋狀之槽（b)。槽之斜度㈣示槽之 冰度於1 mm(a)之間變淺之量^槽越深槽之體積就越大， 因此可增加能夠排出之切屑之量。然而，當槽過深時，鑽 頭中金屬所占之比例減少，因此鑽頭之剛性降低。另一方 面田槽夂也時’金屬之比例增加’因此鑽頭之剛性提 高。然而，當槽過淺時，難以排出切屑。如此般槽影響鑽 頭之剛性與切屑之排出。因而，當糾為8〜14_之範圍 時’可順利地排出因來自氫氧化物之水分而黏性變高之切 屑。 較佳為鑽頭之刃部前端之外徑為_麵以上。當前端 之外㈣0.08 _以上時，與未達〇〇8 _相比，鑽頭之剛 性較:。因此’該鑽頭適合於用以對含有氫氧化物之樹脂 絕緣基板進行加工之工具。當鑽頭接觸於含有氯氧化物之 149989.doc 201201933 樹脂絕緣基板時，可認為會於樹脂絕緣基板之表面產生水 分。可認為鑽頭因該水分而打滑，從而貫通孔之位置精度 降低。又，當剛性降低時’鑽頭折斷之頻率變高。當刀部 前端之外徑較大時，於以鑽頭形成貫通孔時，每個貫通孔 所產生之水分量變多。當刀部前端之外徑超過〇 3酿時， 因排出之高黏度之切屑或者來自氫氧化物之水蒸氣而導致 貝通孔内壁之凹凸變大。或者，可認為由於鑽頭難以筆直 地貫通樹脂絕緣基板，因此貫通孔之位置精度降低。 圖7所示之印刷電路板之打孔用加工裝置1〇〇包括：χ_γ 載台90，其用以載置覆銅積層板等樹脂製之絕緣基板; 轉轴機構106，其用以使鑽頭1〇轉動；及轉軸驅動機構 112，其用以驅動轉軸機構1〇6。於轉軸機構1〇6上固定有 鑽頭。調整轉速/鑽頭之進給速度，用以對絕緣基板6〇形 成貫通孔66之轉速較理想為至少丨〇〇 Krpm。轉速更理想為 200 Krpm以上。 鑽頭之進給速度較理想為至少3〇 inch/min。進給速度更 理想為40 inch/min以上。 【實施方式】 (鑽頭） 首先’參照圖3來說明實施方式之鑽頭之製造步驟。 1 準備鑽頭之材料 貫施方式之鑽頭所使用之金屬係含有鐵、鈷、鎳等之合 金。含有該些金屬之圓柱5〇係作為起始材料（圖3(a))而使 用。更理想為使用超硬合金。圓柱5 〇之直徑與柄部直徑相 149989.doc 201201933 同或者大於柄部直徑。 2.鑽頭之加工 為形成鑽頭之㈣40而對作為起始# 削(圖3⑻)。即，切削圓柱5。至前端 =5°進行切 40。於圖鑽員之柄部12與刀部 於圖3(C)中，刀部具有直徑相對較 對較細之部分。 邛刀與直徑相 然後，於鑽頭之刃部40呈螺旋狀地形 叫圖3⑽。槽2。之數量為一個或者兩個。該實出= I之^為-個。高剛性之鑽頭適合於用以對含有氣氧化 物之基板形成貫通孔之鑽頭，因此與兩個槽相比，一好 更佳。此時’以螺旋靡為所期望之角度之方式㈣ 頭中形成槽20。藉由磨削工具等加工工具接觸於刀部並移 動來形成槽。以加工工具之壓入量來調整槽之深度。以使 螺旋角成為42〜53。範圍之方式移動加工工具。又以使槽 20表面之粗糙度Ra成為o.o^o.u μιη之範圍之方式，選^ 用以形成槽之加工工具之號數或材質。亦調整加工工=之 移動速度。 以槽之深度自刃部前端側向柄部（後端側）逐漸變淺之方 式加工槽20。藉由使加工工具之壓入量逐漸減小來使槽之 深度逐漸變淺。槽之深度係自刀部前端向柄部每前進 就變淺8〜14 μηι。槽20與槽20之間之間隔可為均勻，亦可 逐漸變寬或者變窄。此將根據貫通孔之直徑、樹墙絕緣基 板之材質等來適當地決定。 149989.doc 201201933 繼而，以切削、研磨、磨削來於刀部前端形成切刃3 〇、 及面 32Α、32Β、32C、32D、32Ε、32F(圖 3(D)、圖 2(A))。藉此’可獲得包括刃部40與柄部12且於刃部4〇形 成有一個切屑排出用之槽20之鑽頭。於刃部前端形成有切 刀。用以對含有氫氧化物粒子之樹脂絕緣基板形成貫通孔 之鑽頭較佳為具有各為一個之槽與切刃。 圖1表示鑽頭10之側視圖，圖2(A)表示鑽頭前端之正視 圖’圖2(B)及圖2(C)表示鑽頭前端部之放大圖。 如圖1所示’將鑽頭1 〇之切刀3 〇前端之直徑〇 1設定為 0.115 mm，將柄部12之直徑D2設定為2 mm。刃部之長度 L2為2.0 mm，形成有槽之部分之長度以為丨8^總長 L3為31.75 mm。另一方面，將切屑排出槽2〇之螺旋角0設 定為45°。 將圖2(B)中所示之前端角θ2設定為15〇0。 (印刷電路板之鑽頭加工方法） 1 ·覆銅積層板 以實施方式之鑽頭進行加工之絕緣性基材含有 ()3 Mg(OH)2、Ba(OH)2等氫氧化物作為阻燃材料。 八胆而°以實細方式之鑽頭進行加工之樹脂絕緣基板包 含環氧樹脂或雙馬來醯亞胺三嗪樹脂等樹脂、玻璃布或芳 族聚醯胺不織布等加強材料、及分散於樹脂中之氫氧化 較佳為氫氧化物作為粒子分散於樹脂絕緣基板中。 ',〇月日絕緣基板之厚度為4〇〜_㈣，較佳為〜帽 ㈣。當薄於該些範圍時，強度降低而變得難以處理，反 149989.doc 201201933 之田過厚時，難以形成小直徑之通孔及難以形成導體 層。 積層於絕緣基材上之銅箔之厚度為5〜35 μιη。 作為以實施方式之鑽頭進行加工之基板，較佳為於上述 樹脂絕緣基板上積層有銅箔之覆銅積層板。 2.加工條件 如圖6所示，於χ_γ載台9〇上依序疊放較用以加工之積 層板大之隔板（背板）92、所要加工之絕緣基板6〇(單面或者 雙面覆銅積層板）及蓋板（entry sheet)94。疊放之絕緣基板 為一片或者多片。 實施方式之鑽頭加工條件為如下。 轉速：100〜500 krpm 進給速度：30〜200 inch/min 於絕緣基板上形成貫通孔。 於此’ S轉速未達100 krpm時，貫通孔之位置精度降 低。另一方面’當轉速超過5 00 krpm時，鑽頭因發熱而導 致壽命縮短。 當進給速度未達30 inch/min時生產效率降低。另一方 面，當進給速度超過200 inch/min時，鑽頭之負擔變大而 容易折斷。 當轉速為100〜300 krpm、進給速度為40〜120 inch/min之 範圍時，生產效率、鑽頭壽命及通孔導體之可靠性提高。 以鍍層、導電性膏體於貫通孔内形成通孔導體。繼而， 以減成法或者加成法於絕緣基板之兩表面形成導體電路。 149989.doc -10· 201201933
[實施例] 以通孔導體進行連接。 1 ·準備鑽頭之材料 準備以超硬合金形成之圓柱金屬。 2.鑽頭之加工 刀之刀部與柄部。 心吁，將刀部前 工為特定範圍内 以圖3所示之順序來加工具有槽與切刀 元成包括刃部、柄部、切刃及槽之鑽頭。 端之外徑、wt、螺旋角及槽之表面之以加 之值。實施例之鑽頭之槽之數量與切刀 〜奴π马一個。於 實施例中，藉由調整加工工具或加工條件而製造出表^所 示之各種形狀之鑽頭（64個）。 如圖4(A)所示’實施例之鑽頭為直柄鑽頭。於表i中，Α 為螺旋角，B為Rabm) ’ C為wthm)，D為刃部前端之外徑 (μπι、鑽頭直徑）。 149989.doc 201201933 [表l]
No A B c D 1 40 0.06 11 100 2 42 0.06 11 100 3 44 0.06 11 100 4 51 0.06 11 100 5 53 0.06 11 100 6 55 0.06 11 100 7 40 0.01 11 100 S 42 0.01 11 100 9 44 0.01 11 100 10 51 0.01 11 100 11 53 0.01 11 100 12 56 0.01 11 100 13 40 0.11 11 100 14 42 0.11 11 100 15 44 0.11 11 100 16 51 0.11 11 100 17 53 0.11 11 100 18 55 0.11 11 100 19 40 0.06 s IDO 20 42 0.06 8 100 21 44 0.06 8 100 22 51 0.06 8 100 23 53 0.06 8 100 24 55 0.06 8 100 25 40 0.01 8 100 26 42 0.01 8 100 27 44 0.01 8 100 28 51 0.01 8 100 29 53 0.01 8 100 30 55 0.01 8 100 31 40 0.11 8 100 32 42 0.11 S 100 33 44 0.11 8 100 34 51 0.11 8 100 35 53 0.11 8 100 3β 55 0.11 8 100 37 40 0.06 14 100 38 42 0.06 14 100 39 44 0.06 14 100 40 51 0.06 14 100 41 53 0.06 14 100 42 55 0.06 14 100 43 40 0.01 14 100 44 42 0.01 14 100 45 44 0.01 14 100 46 51 0.01 14 100 47 53 0.01 14 100 48 55 0.01 14 100 49 40 o.ii 14 100 50 42 0.11 14 100 51 44 0.11 14 100 52 61 0.11 14 100 53 53 0.11 14 100 54 55 0.11 14 100 55 45 0.008 11 100 56 45 0.13 11 100 57 45 0.06 5 100 58 45 0.06 16 100 59 45 0.11 14 80 60 45 0.11 14 150 61 45 0.11 14 250 62 45 0.11 14 300 63 4fi 0.11 14 50 64 45 0.11 14 350 •】2· 149989.doc 201201933 3.鑽頭之打孔加工 (1)鑽頭加工 將圖5(A)所示之雙面覆鋼積層板60設置於鑽頭加工裝置 (曰立vIA公司製造’產品號：ND_N系列)…載台上 (圖6)。雙面覆銅積層板包括樹脂絕緣基板與積層㈣㈣ 絕緣基板之兩表面上之銅落，該樹脂絕緣基板含有環氧樹 脂、玻璃布及A1(〇H)3。作為氫氧化物之ai(〇h)3係作為粒 子分散於樹脂絕緣基板内。疊放有四個雙面覆銅積層板。 於雙面覆銅積層板60之下側放置有犧牲板（備用版阳。於 雙面覆銅積層板60之上側放置有_加卫用之蓋板94。 於該狀態下’以表i所示之各個鑽頭對雙面覆銅積層板 形成貫通孔(圖5(B))。於以下所示之條件下形成貫通孔。 <鑽頭加工條件> 轉速：160 krpm 進給速度：40 inch/min 於鑽頭加工之後，藉由過錳酸等對雙面覆銅積層板實施去 鑽污（desmear)處理。 4.通孔導體之形成 按照無電解鑛膜66、電解鍍膜68之順序，於貫通孔66之 内壁及積層板60之表層形成導體層(圖5(C))。於貫通孔之 内壁形成通孔導體72。通孔導體72之厚度為1〇 μιΏ。 5·電路之形成 以減成法於樹脂絕緣基板之兩表面形成導體電路74。表 背面之導體電路係以通孔導體進行連接（圖5(D))。圖5(D) 149989.doc •13· 201201933 所示之基板具有測試圖案。測試圖案具有1〇〇〇〇個通孔導 體，各通孔導體係以絕緣基板表面上之導體電路或者背面 上之導體電路進行連接。貫通孔間之絕緣間隔為125 μ〇ι。 之後，於通孔導體72内填充樹脂填充劑76(圖5(Ε))。之 後，於絕緣基板之兩表面形成阻焊層78(圖5(F)卜阻焊層 具有使電阻測量用之端子或絕緣電阻測量用之端子露出之 開口。 (2) 可靠性測試（電阻值評估） 測3：出測試圖案之初始值之導通電阻（Ri)。對具有測試 圖案之基板進行熱循環測試。將基板於125度保持三分 鐘，之後將基板於-65度保持三分鐘。該循環為一個循 %，對具有測試圖案之基板進行3〇〇〇個循環之熱循環測 试。於熱循環測試之後，再次測量出測試圖案之導通電阻 (Re)。右於±5%以内則評估為〇。若（^_ R〇/Rixl00於±10%以内則評估為△。除此以外為χ。 (3) 鑽頭破損評估 以表1所示之各個鑽頭於一個覆銅積層板形成〖〇〇〇〇個貫 通孔。於以一個鑽頭可加工之覆銅積層板之個數未達5000 個之情形時，評估為X，於個數為5〇〇〇個至9999個之間之 情形時，評估為△，於個數為i 〇〇〇〇個以上之情形時，評 估為〇。若鑽頭折斷則停止加工。 (4) HAST測試 圖 5(F)之基板具有 HAST測試（Highly Accelerated Stress teSt尚加速溫濕度測試）用之通孔導體。HAST測試用之兩 149989.doc -14- 201201933 個軌導體相距125 μηι。一方之通孔導體與正端子連接， 另一方之通孔導體與負端子連接。兩個通孔導體不以導體 電路進订連接。自圖5(F)之基板切出形成有測試用 t通孔導體之部分。將該部分暴露於130度、85%之環境 巾並且對兩個通孔導體之間施加5 V之電壓。於細小時 之後，測量消m圖案之絕緣電阻。若’絕緣電阻為1〇7如 上，則評估為〇，若未達107Ω，則評估為χ。於5〇〇小時 後’測量測試圖案之絕緣電阻。若絕緣電阻為1〇7 — 上則-平估為〇’若未達1 〇7 Ω，則評估為χ。2〇〇小時後 之結果示於表2中之HAST評估200中。500小時後之結果示 於表2中之HAST評估500中。實際使用之水準係於2〇〇小時 後絕緣電阻為1 ο7 Ω以上。 表2表示貫她例之電阻值之結果、破損結果及ha s τ之結 果。 149989.doc 201201933 [表2]
149989.doc 16- 201201933 根據μ上㈣結果可明白，即便樹脂絕緣基板含 化物粒子等氫氧化物，料之螺旋角為42〜53。之範圍，: 鑽頭壽命延長，通孔導體之連接可靠性提高。 於累方疋角未達42。之情形或者螺旋角超過53。之情形時， 與除此以外之情形之鑽頭相比，通孔導體之連接可靠性降 低。又，可判明鑽頭於較少之使用次數下劣化。 更理想為螺旋角為44〜51。之範圍。若為該範圍，則鑽頭 之哥命延長’並且通孔導體之連接可靠性或絕緣電阻進— 步提高。 較理想為螺旋角為42〜53。，並且槽表面之^為〇 〇卜⑼ μρ與R4〇.01〜0.u，相比，於Ra為除此以外之情形 時，電阻值之結果或HAST評估較差。作為其原因之一， 可推測為因難以排出之切屬而導致貫通孔内壁之凹凸變 大。於Ra未達0.01 _之情料，粗縫度較低，由此有時 會因切肩中所含之玻璃屑而導致槽表面產生特異之劃痕。 因此，鑽頭有可能以該劃痕為起點折斷。另一方面，於粗 糙度Ra超過0.U㈣之情形時’切屬之排出受阻，從而鑽 頭變得容易折斷。 較理想為槽之深度係以自刃部前端向後端每前進i職 就變淺8〜14㈣之方式逐漸變淺。可順利地排出因來自氫 氧化物粒子之水分而黏性變高之切屑。因此，通孔導體之 連接可靠性、鑽頭之壽命、或通孔導體間之絕緣電阻提 高0 較理想為鑽頭之刃部前端之外徑為0,08 〇1111至〇3 mm 149989.doc -17- 201201933 以鑽頭對含有氫氧化物之樹脂絕緣基板形成貫通孔之情 形’與以鑽頭對不含氫氧化物之樹脂絕緣基板形成貫通孔 之情形㈣，更加要求鑽頭，用以對含有氣 氧化物之樹脂絕緣基板形成貫通孔之鑽頭之刃部前端之直 徑（鑽頭直徑）較佳為0.08 _以上。於鑽頭直徑為〇 〇5 _ 或0.35 mm之情形時，鑽頭之壽命較短（表2)。於鑽頭直徑 為〇.〇5 mm之情形時，可推測鑽頭之剛性較低因而鑽頭之 壽命較短。於鑽頭直徑為〇_35 情形時，可推測所切 削之量較多，因此與直徑為〇3 mm以下之鑽頭相比切屑之 黏性變高，從而鑽頭之壽命縮短。或者，可推測為鑽頭因 氫氧化物所產生之水蒸氣或者水分而打滑從而鑽頭難以筆 直貫通’因此鑽頭之壽命縮短。 [產業上之可利用性] 於上述之實施例中，舉出將鑽頭用於印刷電路板用之覆 ，積層板之打孔之示例，但本案之鑽頭可較佳地用於不為 樹脂與金屬之積層板而為各種單板之樹脂板之打孔。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之實施方式之鑽頭之側視圖； 圖2(A)係圖1中之鑽頭前端側之正視圖，圖2(B)&2(c)係 鑽頭前端部之放大圖； 圖3(AHD)係鑽頭之製造步驟之說明圖； 圖4(A)係表示直柄鑽頭之側視圖，圖4(B)係槽斜度之說 明圖； 圖5(A)-(F)係印刷電路板之製造步驟之說明圖； 149989.doc 201201933 之狀態之 圖6係表示將覆銅積層板放置於χ-γ載台上 圖；及 圖7係本發明之實施方式中所使用之加工裝置 【主要元件符號說明】 10 鑽頭 12 柄部 20 切屑排出用之槽 30 切刃
32Α、32Β、32C、面 32D 、 32Ε 、 32F 40 50 60 66 68 72 74 76 78 90 92 94 100 106 刀部 圓柱 、積層板） 絕緣基板（雙面覆铜積層板 無電解鍍膜 電解鍍膜 通孔導體 導體電路 樹脂填充劑 阻焊層 χ-γ載台 隔板（背板） 蓋板 打孔用加工裝置 轉軸機構 i49989.doc -19- 201201933 112 D1 D2 LI L2 L3 X Θ Θ2 轉軸驅動機構 鑽頭1 0之刃部40前端之直徑 柄部12之直徑 形成有槽之部分之長度 刃部之長度 總長 鑽頭之軸 螺旋角 前端角 149989.doc -20-