TWI765827B

TWI765827B - 背鑽刀具及其製備方法

Info

Publication number: TWI765827B
Application number: TW110136017A
Authority: TW
Inventors: 鄭鑫; 陳漢泉
Original assignee: 大陸商廣東鼎泰高科技術股份有限公司
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2022-05-21
Also published as: WO2022062041A1; CN112140229A; TW202212084A; JP2023539950A; CN112140229B

Abstract

本發明涉及一種背鑽刀具及其製備方法。本發明提供的背鑽刀具，包括刀柄和刀刃，刀刃包括依次連接的刀身、凸台和刀尖，刀身的一端連接刀柄；刀尖的最大直徑和刀身的直徑均小於凸台的直徑；刀尖和刀身的外表面不導電，凸台的外表面導電。

Description

背鑽刀具及其製備方法

本發明涉及電路板加工技術領域，例如涉及一種背鑽刀具及其製備方法。

多層印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）中鍍通孔（Plated through hole，PTH）起到內層電源層與接地層的相互連通的功能。當系統進入高速訊號傳輸時，PTH孔將成為訊號完整性的瓶頸和障礙，在傳輸線中PTH孔猶如一條多餘的「尾巴」（Stubs），扮演著凹痕式濾波器的功能，在訊號傳輸線路中，兩處出現這種Stubs時，將形成一段震盪段，不管是濾波或是震盪，對高速訊號傳輸產生傷害，使訊號失真。背鑽是通過二次鑽孔的方式，將已經完成電鍍的PTH孔內，不利於訊號傳輸的孔銅（Stubs）部分去除，背鑽後殘留的Stubs長度越短，對訊號傳輸的完整性越有利。電子產品已經進入高速訊號傳輸時代，對PTH孔內殘留的Stubs的長度的要求越來越短。

PCB背鑽的方法包括：方法一、如圖1所示，利用鑽機的鑽盲孔功能，背鑽時，以外層作為訊號反饋層，當鑽針接觸到板面時，反饋訊號到伺服器，下鑽預先設定的深度。背鑽的鑽針直徑一般比第一次鑽孔大0.2 mm ~ 0.25 mm，板件走鹼蝕流程，背鑽步驟在圖形電鍍後，鹼性蝕刻前進行，可以避免下鑽產生的銅絲，在預設下鑽深度時，還要考慮蝕刻時也會去除部分孔銅。方法一的缺點在於：該背鑽方法加工的孔的背鑽深度都是一致的，而板件的厚度是不均勻的，一般是板件四周薄，中間厚，那麼背鑽後殘留的孔銅長度均一性差，限制了背鑽能力的提升，板件越厚，厚度均勻性越差，殘留孔銅的長度就越大。方法二、如圖2所示，利用鑽機的鑽盲孔功能，將訊號反饋層設置在內層（例如參考層），通過一個工具孔，將訊號反饋層連接到板面，預設鑽深只有一層介質層厚度，背鑽的精度會大大提高。一般情況下，背鑽的參考層為接地層。方法二的缺點在於：以內層作為訊號反饋層背鑽，對生產流程中其他步驟能力要求高，流程控制難度大，同時背鑽孔徑比第一次鑽孔大0.3 mm以上。

本發明提供一種背鑽刀具，在背鑽加工時能精確的控制孔深，通過改變刀具結構設計，擺脫孔深精度對工件厚度和流程控制的依賴性，大大提高加工效率和加工精度。

還提供一種背鑽刀具製備方法，用於製備上述背鑽刀具，使背鑽刀具在背鑽加工時能精確地控制孔深，擺脫孔深精度對工件厚度和流程控制的依賴性，大大提高加工效率和加工精度。

一方面，提供了一種背鑽刀具，用於加工內部導電的工件，所述背鑽刀具包括刀柄和刀刃，所述刀刃包括依次連接的刀身、凸台和刀尖；所述刀身的一端與所述刀柄連接；所述刀尖的最大直徑D1和所述刀身的直徑D3均小於所述凸台的直徑D2；所述刀尖和所述刀身的外表面不導電，所述凸台的外表面導電。

另一方面，還提供了一種背鑽刀具製備方法，包括如下步驟： S1、對導電原料棒料進行預處理獲得半成品棒料，所述半成品棒料包括刀柄和刀刃，所述刀刃包括依次連接的刀身、凸台和刀尖，所述刀尖的最大直徑D1和所述刀身的直徑D3均小於所述凸台的直徑D2； S2、對所述刀身、凸台和刀尖開螺旋槽； S3、對所述刀尖的尖端部進行磨尖處理； S4、在所述刀刃上塗覆非導電膜層，在所述刀柄與所述刀身的連接部位的外表面上依據實際生產情況選擇是否塗覆非導電膜層； S5、將所述凸台的外表面上的非導電膜層打磨掉。

下面結合圖式並通過實施方式說明本發明的技術手段。

在本發明的描述中，除非另有規定和限定，術語「相連」、「連接」、「固定」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。可以根據實際情況理解上述術語在本發明中的含義。

在本發明中，除非另有規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本實施例的描述中，術語「上」、「下」、「左」、「右」等方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述和簡化操作，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅僅用於在描述上加以區分，並沒有特殊的含義。

如圖3所示，本實施例提供了一種背鑽刀具，包括刀柄1、刀刃2、過渡台3和非導電膜層4，刀柄1用於與動力設備連接，刀刃2用於對內部導電的工件進行背鑽加工，過渡台3用於連接刀柄1和刀刃2。

內部導電的工件可以是電路板，本實施例提供的背鑽刀具用於對電路板進行背鑽加工時，為了在背鑽時能夠精確控制孔深，並擺脫孔深精度對電路板厚度和流程控制的依賴性，提高加工效率和加工精度。

所述刀刃2包括依次連接的刀身21、凸台22、刀尖23，所述刀身21的一端與所述刀柄1連接；所述刀尖23的最大直徑D1和所述刀身21的直徑D3均小於所述凸台22的直徑D2；所述刀尖23和所述刀身21的外表面不導電，所述凸台22的外表面導電。

所述刀刃2可以包括依次連接的刀身21、凸台22和刀尖23，所述過渡台3的一端與刀身21連接，另一端與刀柄1連接；所述刀尖23的直徑D1和所述刀身21的直徑D3均小於所述凸台22的直徑D2；所述刀尖23和所述刀身21的外表面不導電，所述凸台22的外表面導電。通過應用上述刀刃2，本實施例提供的背鑽刀具，加工能力強，且能夠精確控制Stubs的長度，以滿足客戶更高的需求。

本發明提供的背鑽刀具，包括刀柄、刀刃、過渡台和非導電膜層，刀刃包括依次連接的刀身、凸台和刀尖，過渡台的一端與刀柄連接，另一端與刀身連接；刀尖的最大直徑和刀身的直徑均小於凸台的直徑；刀尖和刀身的外表面不導電，凸台的外表面導電。在加工時，凸台與工件內層形成電通路，起到訊號傳輸作用，從而能夠精確地控制孔深。通過改變刀具結構設計，擺脫孔深精度對工件厚度和流程控制的依賴性，大大提高加工效率和加工精度。

簡而言之，利用凸台22的導電性，背鑽刀具上的凸台22與電路板內層的銅層接觸後，形成通路，起到訊號傳輸作用。相比相關技術中的鑽刀，能夠實現精確控制鑽深，加工效率高。

所述刀柄1和所述刀刃2由導電材料製成。所述導電材料為不銹鋼、模具鋼、高速鋼或硬質合金。

可選地，所述刀刃2由導電材料製成，所述刀尖23和所述刀身21的外表面上均塗覆有非導電膜層4。所述非導電膜層4為化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）或物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）工藝製備的膜層。所述凸台22的外表面導電，當背鑽刀具鑽至目標深度時，凸台22與電路板內部的銅層通電，實現訊號的及時反饋，保證孔深精度。所述刀柄1與所述刀身21的連接部位的外表面上可依據實際生產情況選擇是否塗覆非導電膜層4。可選地，當背鑽刀具採用非導電材料製成時，可在凸台22的外表面塗覆導電膜層，也可以達到上述效果。

可選地，所述背鑽刀具採用硬質合金（鎢鋼）為原材料，材質本身就具有導電性，刀刃2的外表面上塗敷非導電層，使凸台22部分起導電作用。示例性地，背鑽刀具還可以採用不銹鋼、模具鋼或高速鋼等。

可選地，所述非導電膜層4為類鑽碳膜塗層（Dlamond-like-carbon， DLC）。DLC膜具有高硬度和高彈性模量，低摩擦因數，耐磨損以及良好的真空摩擦學特性。

考慮到便於加工，同時防止斷針，所述刀尖23包括尖頸部231和尖端部232，所述尖頸部231的長度L1的取值範圍為0.1mm≤L1≤0.5mm。

考慮到凸台22的長度L2要大於電路板內層銅厚，同時為了方便加工，所述凸台22的長度L2的取值範圍為0.1mm≤L2≤0.5mm。

可選地，所述凸台22的直徑D2與所需加工的孔徑相同，且0.02mm≤D2-D1≤0.2mm，以保證所述刀尖23的剛度及不導電性。

在本實施例中，所述刀尖23的最大直徑D1等於所述刀身21的直徑，以提高刀刃2的結構強度，避免斷針。

刀柄1和刀身21通過過渡台3相連接。示例性地，過渡台3為梯形圓臺狀，可以減小連接部位的應力集中，提高刀柄1和刀身21的連接強度。

為了製備上述背鑽刀具，如圖4和圖3所示，本實施例還提供了一種背鑽刀具製備方法，包括如下步驟。

S1、對導電原料棒料進行預處理獲得半成品棒料，所述半成品棒料包括刀柄1、刀刃2和過渡台3，所述刀刃2包括依次連接的刀身21、凸台22和刀尖23，所述刀尖23的直徑D1和所述刀身21的直徑D3均小於凸台22的直徑D2。

S2、對刀身21、凸台22和刀尖23開螺旋槽。

S3、對所述刀尖23的尖端部232進行磨尖處理。

S4、在所述刀刃2上塗覆非導電膜層4，在所述刀柄1與所述刀身21的連接部位的外表面上依據實際生產情況選擇是否塗覆非導電膜層4。

S5、將所述凸台22上的非導電膜層4打磨掉。

示例性地，在步驟S1中，通過對導電原料棒材進行外圓段差加工以獲得所述半成品棒料。在其他實施例中，還可以通過其他方式將原料棒料加工成所述半成品棒料。

示例性地，在步驟S1中，在外圓段差加工之前還包括對原料棒料的外周進行粗精磨。

在步驟S4中，「在所述刀柄1與所述刀身21的連接部位的外表面上依據實際生產情況選擇是否塗覆非導電膜層4」是指當鑽孔深度大於刀刃2的長度時，為了避免刀柄1與電路板電連通影響系統控制，此時需要在刀刃2和刀柄1的連接部位（在本實施例中為過渡台3處及部分刀柄1）上塗覆非導電膜層4；當鑽孔深度遠遠小於刀刃2的長度時，則無需在刀柄1和刀刃2的連接部位塗覆非導電膜層4。

本發明提供的背鑽刀具製備方法，用於加工上述背鑽刀具，使背鑽刀具在背鑽加工時能精確的控制孔深，擺脫孔深精度對工件厚度和流程控制的依賴性，大大提高加工效率和加工精度。

1:刀柄 2:刀刃 21:刀身 22:凸台 23:刀尖 231:尖頸部 232:尖端部 3:過渡台 4:非導電膜層

〔圖1〕為相關技術提供的背鑽方法一的示意圖。〔圖2〕為相關技術提供的背鑽方法二的示意圖。〔圖3〕為本發明實施例提供的背鑽刀具的結構示意圖。〔圖4〕為本發明實施例提供的背鑽刀具製備方法的示意圖。

Claims

一種背鑽刀具，其特徵係用於加工內部導電的工件，該背鑽刀具包括刀柄（1）和刀刃（2），其中，該刀刃（2）包括依次連接的刀身（21）、凸台（22）、刀尖（23），該刀身（21）的一端與該刀柄（1）連接；該刀尖（23）的最大直徑D1和該刀身（21）的直徑D3均小於該凸台（22）的直徑D2；該刀尖（23）和該刀身（21）的外表面不導電，該凸台（22）的外表面導電。
如請求項1所述之背鑽刀具，其中，該刀柄（1）和該刀刃（2）由導電材料製成。
如請求項2所述之背鑽刀具，其中，該導電材料為不銹鋼、模具鋼、高速鋼或硬質合金。
如請求項2所述之背鑽刀具，其中，該刀身（21）的外表面上和該刀尖（23）的外表面上均設置有非導電膜層（4）。
如請求項4所述之背鑽刀具，其中，該非導電膜層（4）為化學氣相沉積CVD或物理氣相沉積PVD工藝製備的膜層。
如請求項1所述之背鑽刀具，其中，該刀尖（23）包括尖頸部（231）和尖端部（232），該尖頸部（231）的長度L1的取值範圍為0.1mm≤L1≤0.5mm。
如請求項1所述之背鑽刀具，其中，該凸台（22）的長度L2的取值範圍為0.1mm≤L2≤0.5mm。
如請求項1所述之背鑽刀具，其中，該凸台（22）的直徑D2與所需加工的孔徑相同，且0.02mm≤D2-D1≤0.2mm。
如請求項1所述之背鑽刀具，其中，該刀尖（23）的最大直徑D1等於該刀身（21）的直徑。
一種背鑽刀具製備方法，其特徵係包括：對導電原料棒料進行預處理獲得半成品棒料，該半成品棒料包括刀柄（1）和刀刃（2），該刀刃（2）包括依次連接的刀身（21）、凸台（22）和刀尖（23），該刀尖（23）的最大直徑D1和該刀身（21）的直徑D3均小於該凸台（22）的直徑D2；對該刀身（21）、該凸台（22）和該刀尖（23）開螺旋槽；對該刀尖（23）的尖端部（232）進行磨尖處理；在該刀刃（2）上塗覆非導電膜層（4），在該刀柄（1）與該刀身（21）的連接部位的外表面上依據實際生產情況選擇是否塗覆非導電膜層（4）；將該凸台（22）的外表面上的非導電膜層（4）打磨掉。