专利名称：钻头以及印刷电路板的制造方法
技术领域：
本发明 涉及一种印刷电路板用的钻头，特别涉及一种含有氢氧化物颗粒的树脂绝缘基板用的钻头。
背景技术：
为了获取印刷电路板的表面和背面的导通，在印刷电路板中形成通孔导体。利用钻头在双面覆铜层叠板中形成贯通孔，通过镀敷处理等在该贯通孔的内壁形成通孔导体。 之后，根据需要通过蚀刻来形成导体电路。由此，制造具有用于连接表面和背面的导体电路的通孔导体的印刷电路板。为了得到阻燃性，印刷基板使用含有卤化物的绝缘基板。卤化物的离子电导率较高，当细间距地配置通孔而通孔之间的绝缘间隔变窄时，认为其会引起短路。因此，期望含有氢氧化物来代替卤化物作为阻燃剂的绝缘基板的实际应用。作为对覆铜层叠板、绝缘基板形成贯通孔的工具，一般使用钻头。该钻头使用具有一个刃的钻头、具有两个刃的钻头。日本实开平7-33514公开一种具有一个刃的钻头，日本特开2002-137110公开一种具有两个刃的钻头。专利文献1 日本实开平7-33514号公报专利文献2 日本特开2002-137110号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，在利用钻头对覆铜层叠板、绝缘基板等基板打孔时，由于摩擦热等而被切削的基板被加热。在此，当基板含有Al (0!1)3等氢氧化物时，Al (OH)3由于热量而变为Al2O3和水。由于该水而切屑具有粘性，因此切屑附着于切屑排出槽，认为其会使钻头寿命缩短或者贯通孔的壁面变粗糙。切屑难以从切削槽排出。因此，当将用于对含有卤化物的基板进行加工的钻头使用于含有氢氧化物的基板的加工中时，钻头容易被折弯，而使工具的寿命缩短。 并且，由于附着于切屑排出槽的切屑而在贯通孔内壁容易形成较深凹凸。当在具有较深凹凸的贯通孔内壁形成通孔导体时，在热循环、高温放置等可靠性测试中，有时会以凹凸部分为起点而在通孔导体上产生裂纹。本发明提供一种用于对含有氢氧化物的树脂绝缘基板形成贯通孔的钻头。用于解决问题的方案本发明所涉及的钻头包括刃部；切削刃，其形成于上述刃部的前端；切屑排出槽，其形成于上述刃部的外周，具有规定的螺旋角；以及柄部。并且，切屑排出槽的表面粗糙度Ra为0. 01 0. 11 μ m，规定的螺旋角为42度至53度。这种钻头适合于对含有氢氧化物的树脂绝缘基板形成贯通孔的小径钻头。当使用螺旋角在42 53°范围内的钻头时，切屑通过钻头的切屑排出槽而适当地被排出，因此不会对钻头施加负荷。另外，贯通孔内壁的凹凸变小。其结果是通过通孔导体进行连接的连接可靠性提高。另外，钻头不容易折弯。能够抑制钻头随着使用而磨损，因此能够延长可使用次数。即使加工次数增加，贯通孔的形状也不容易劣化。以后，本说明书内使用的槽与切屑排出槽相同。在螺旋角小于42°的情况下，切屑难以通过槽被排出，因此由于来自氢氧化物的水分而具有粘性的切屑会附着在钻头的槽内。因此，贯通孔的形成受阻，在贯通孔内壁形成较深凹凸。因此，通过通孔导体进行连接的连接可靠性降低。另外，由于未排出的切屑而钻头的磨损加快。因此，钻头在较少使用次数下劣化。也有时由于切屑附着于槽内而使钻头折弯。当螺旋角超过53°时，槽的部分变多，因此钻头的刚性降低，从而钻头容易折弯。更期望螺旋角在44 51°的范围内。如果螺旋角在该范围内，则能够提高加工速度。即使加工速度提高，切屑也高效率地被排出并且钻头不会弯曲。因此，贯通孔形成于规定位置处。贯通孔内壁的凹凸变小。另外，钻头的磨损也较少，因此钻头的寿命更长。为了增加刃部的体积，优选槽为一个。当刃部的体积增加时，钻头的弯曲较少，因此加工精确度提高，钻头不容易折弯。螺旋角是刃部与槽的交叉角度。即，意味着槽外缘(leading edge)与通过该槽外缘上的与钻头的轴线X平行的直线所构成的角度(θ )(参照图1)。并且，期望槽的螺旋角为42 53°并且槽表面的Ra(算术平均粗糙度)为 0. 01 μ m 0. 11 μ m。在Ra小于0. 01 μ m的情况下，由于切屑而有时在槽内产生较深划痕， 钻头有可能以该划痕为起点而折弯。另一方面，在Ra超过0. Ilym的情况下，槽表面的凹凸阻碍切屑的排除，因此切屑会堆积在槽内。其结果是钻头容易折弯。在利用钻头对含有氢氧化物的绝缘基板形成贯通孔时，切屑由于具有粘性而容易附着在槽内。因此，Ra优选在上述范围内。并且，期望槽的深度从前端向后端逐渐变浅。槽从前端向后端每前进1mm，槽的深度变浅8 14 μ m。图4的⑶将螺旋状的槽(b)表示为直线状。槽的斜度Wt表示槽的深度在lmm(a)之间变浅的量。槽越深槽的体积越大，因此能够增加可排出的切屑的量。然而， 当槽过深时，钻头所占的金属的比例减少，因此钻头的刚性降低。另一方面，当槽变浅时，金属的比例增加，因此钻头的刚性提高。然而，当槽过浅时，难以排出切屑。这样，槽影响钻头的刚性和切屑的排出。因而，当wt在8 14μπι的范围内时，能够顺利地排出由于来自氢氧化物的水分而粘性变高的切屑。优选钻头的刃部前端的外径大于等于0. 08mm。当前端的外径大于等于0. 08mm时， 与小于0.08mm相比，钻头的刚性较高。因而，这种钻头适合于对含有氢氧化物的树脂绝缘基板进行加工的工具。当钻头与 含有氢氧化物的树脂绝缘基板接触时，认为在树脂绝缘基板的表面产生水分。认为钻头由于该水分而打滑，从而贯通孔的位置精确度降低。另外，当刚性降低时，钻头折弯的频率变高。当刃部前端的外径较大时，在利用钻头来形成贯通孔时，每个贯通孔所产生的水分量变多。当刃部前端的外径超过0. 3mm时，由于被排出的高粘度的切屑或者由来于氢氧化物的水蒸气而贯通孔内壁的凹凸变大。或者，考虑为钻头难以笔直贯通树脂绝缘基板，因此贯通孔的位置精确度降低。图7示出的印刷电路板的打孔用加工装置100具有X-Y台90，用于载置覆铜层叠板等树脂制的绝缘基板60 ；轴机构106，其用于使钻头10转动；以及轴驱动机构112，其用于驱动轴机构106。在轴机构106上固定钻头。调整转速/钻头的进给速度，用于对绝缘基板60形成贯通孔66的转速期望为至少lOOKprm。转速更期望大于等于200Kprm。钻头的进给速度期望为至少30inCh/min。进给速度更期望大于等于40inCh/min。
图1是本发明的实施方式所涉及的钻头的侧视图。图2的㈧是图1中的钻头前端侧的主视图，图2的⑶以及(C)是钻头前端部的放大图。图3是钻头的制造工序的说明图。图4的㈧是表示直柄钻头的侧视图，图4的⑶是槽斜度的说明图。图5是印刷电路板的制造工序的说明图。图6是表示将覆铜层叠板放置在X-Y台上的状态的图。图7是使用于本发明的实施方式中的加工装置。附图标记说明10 钻头；12 柄；40 刃部；31 切削刃；θ 螺旋角；θ 2 顶角。
具体实施例方式(钻头)首先，参照图3来说明实施方式的钻头的制造工序。1.准备钻头的材料使用于实施方式的钻头的金属是含有铁、钴、镍等的合金。含有这些金属的圆柱50 被用作初始材料(图3的(A))。更期望使用超硬合金。圆柱50的直径与柄部直径相同或者大于柄部直径。2.钻头的加工为了形成钻头的刃部40而对作为初始材料的圆柱50进行切削(图3的(B))。即， 切削圆柱50直到前端部分成为期望的外径(钻头的直径)为止。由此，形成钻头的柄部12 和刃部40。在图3的(C)中，刃部具有直径相对较粗的部分和直径相对较细的部分。接着，在钻头的刃部40螺旋状地形成用于排出切屑的槽20(图3的(C))。槽20 的数量为一个或者两个。在实施方式中，槽20为一个。高刚性的钻头适合于对含有氢氧化物的基板形成贯通孔的钻头，因此槽的数量一个好于两个。此时，以螺旋角(Θ)为期望角度的方式，在钻头上形成槽20。通过由磨削工具等加工工具接触刃部并移动来形成槽。以加工工具的压入量来调整槽的深度。使螺旋角在42 53°范围内地移动加工工具。另外， 选择用于形成槽的加工工具的号数、材质以使槽20表面的粗糙度Ra在0. 01 0. 11 μ m的范围内。还要调整加工工具的移动速度。以槽的深度从刃部前端侧向柄部(后端侧)逐渐变浅的方式加工槽20。通过逐渐减小加工工具的压入量来使槽的深度逐渐变浅。槽的深度从刃部前端向柄部每Imm变浅 8 14 μ m。槽20与槽20之间的间隔可以是均勻的，也可以逐渐扩大或者缩小。这些根据贯通孔的直径、树脂绝缘基板的材质等来适当地决定。接着，通过切削、研磨、磨削来在刃部前端形成切削刃30、面32A、32B、32C、32D、 32E、32F(图3的(D)、图2的(A))。由此，能够得到包括刃部40和柄部12且在刃部40上形成有一个用于排出切屑的槽20的钻头。在刃部前端形成有切削刃。用于对含有氢氧化物颗粒的树脂绝缘基板形成贯通孔的钻头优选具有槽和切削刃各一个。图1示出钻头10的侧视图，图2的㈧示出钻头前端的主视图，图2的⑶以及图2的(C)示出钻头前端部的放大图。如图1所示，将钻头10的刃部40的前端的直径Dl设定为0. 115mm，将柄部12的直径D2设定为2mm。刃部长度L2为2. Omm,形成有槽的部分的长度Ll为1. 8mm。总长L3 为31. 75mm。另一方面，将切屑排出槽20的螺旋角θ设定为45°。将图2的⑶中示出的顶角θ 2设定为150°。(印刷电路板的钻头加工方法) 1.覆铜层叠板利用实施方式的钻头进行加工的绝缘性基材含有Al (OH)3> Mg(OH)2, Ba(OH)2等氢氧化物作为阻燃构件。具体地说，利用实施方式的钻头进行加工的树脂绝缘基板含有环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂等树脂、玻璃纤维布和芳族聚酰胺无纺布等加强构件以及分散于树脂中的氢氧化物。优选氢氧化物作为颗粒分散在树脂绝缘基板中。上述树脂绝缘基板的厚度为40 800 μ m,优选为60 600 μ m。当薄于这些范围时，强度降低而变得难以处理，相反，当过厚时，难以形成小径的通孔以及难以形成导体层。层叠在绝缘基材上的铜箔的厚度为5 35 μ m。作为利用实施方式的钻头进行加工的基板，优选在上述树脂绝缘基板上层叠有铜箔的覆铜层叠板。2.加工条件如图6所示，在X-Y台90上按照顺序重叠大于用于加工的层叠板的垫板 (back board)92、要被加工的绝缘基板60(单面或者双面覆铜层叠板)以及盖板(entry sheet)94。重叠的绝缘基板为一片或者多片。实施方式的钻头加工条件为如下。转速100 500krpm进给速度30 200inch/min在绝缘基板上形成贯通孔。在此，当转速小于IOOkrpm时，贯通孔的位置精确度降低。另一方面，当转速超过 500krpm时，由于钻头发热而寿命缩短。当进给速度小于30inCh/min时生产效率降低。另一方面，当进给速度超过 200inch/min时，钻头的负担增加而容易折弯。当转速在100 300krpm、进给速度在40 120inch/min的范围内时，生产效率、
钻头寿命以及通孔导体的可靠性提高。利用镀膜、导电性膏在贯通孔内形成通孔导体。接着，通过减去法或者添加法在绝缘基板的两面形成导体电路。绝缘基板的表面和背面的导体电路通过通孔导体相连接。[实施例]1.准备钻头的材料 准备以超硬合金形成的圆柱金属。
2.钻头的加工
通过图3示出的过程来加工具有槽和切削刃的刃部和柄部。完成包括刃部、柄部、 切削刃以及槽的钻头。此时，将刃部前端的外径、wt、螺旋角以及槽的表面的Ra加工为规定范围内的值。实施例的钻头的槽的数量和切削刃的数量为一个。在实施例中，通过调整加工工具、加工条件制造出表1示出的各种形状的钻头(64个)。如图4的㈧所示，实施例的钻头为直柄钻头。在表1中，A是螺旋角，B是Ra ( μ m)， C是wt ( μ m)，D是刃部前端的外径(μ m、钻头直径)。[表 1]
权利要求
1.一种钻头，包括 刃部；切削刃，其形成于上述刃部的前端；切屑排出槽，其形成于上述刃部的外周，具有规定的螺旋角；以及柄部，其中，上述切屑排出槽的表面粗糙度Ra为0. Ol 0. 11 μ m，上述规定的螺旋角为42度至53度。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，上述切屑排出槽的深度以从刃部前端向柄部每前进Imm深度变浅8 14 μ m的方式逐渐变浅。
3.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于， 上述刃部的前端的外径为0. 08 0. 3mm。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的钻头，其特征在于， 该钻头用于对含有氢氧化物的绝缘基板形成贯通孔。
5.一种印刷电路板的制造方法，包括以下步骤 准备保持钻头的加工装置；将含有氢氧化物的树脂绝缘基板固定在上述加工装置上； 将权利要求1 3中的任一项所述的钻头安装于上述加工装置上； 利用上述钻头对上述树脂绝缘基板形成贯通孔； 在贯通孔内壁形成通孔导体；以及在上述树脂绝缘基板的两面形成导体电路。
全文摘要
本发明提供一种钻头以及印刷电路板的制造方法。该钻头使用于含有氢氧化物颗粒的树脂绝缘基板时具备耐久性。通过将螺旋角设为42～53°，由于切屑而受到的应力变小，从而钻头不容易折弯。并且，将切屑排出槽表面的粗糙度Ra设为0.01～0.11μm。在粗糙度Ra小于0.01的情况下，钻头有可能以划痕为起点而折弯。另一方面，在粗糙度Ra超过0.11的情况下，切屑的排出受阻，钻头由于切屑受到应力而容易折弯。
文档编号H05K3/00GK102328116SQ201010504278
公开日2012年1月25日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年7月13日
发明者青木良 申请人:揖斐电株式会社