专利名称：Pcb钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造出穿过多个堆叠的印刷电路板(PCB)的孔的钻头，特别涉及一种能够制造出穿过工件的孔并能够以高精度精加工该孔的PCB钻头，从而提高质量并增加产品的产量。
背景技术：
近年来，由于半导体器件的集成化程度逐渐增加，设置在半导体器件上以将半导体器件与外部电路连接的连接焊点的数量增加了，并且设置的连接焊点的密度也增加了。例如，当由硅等制成的半导体器件的最小处理尺寸大约为0.2μm时，需要在10nm的半导体器件上设置大约1000个连接焊点。
同样，在安装有至少一个这种半导体器件的半导体单元(例如半导体封装件)中，为了增加其安装密度，需要使半导体封装件小型化并且做得较细。特别地，为了适于应用于便携式信息终端(例如笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、或移动电话)，半导体封装件的小型化和细长化较为重要。
为了封装半导体装置，需要将半导体器件安装在基板上并将半导体器件的连接焊点与基板的连接焊点连接。但是，在10nm的半导体器件上设置有1000个连接焊点的情况下，布置间距大约为40μm，这是非常精密的。为了将以这样精密的间距设置的连接焊点与基板的连接焊点连接，由于在基板上形成和连接配线需要较高精密度，因此传统的引线接合法或TAB(卷带自动结合(tape automatedbonding))技术不能提供令人满意的结果。
为了应付该问题，在不需要使用单独连接件就能够结构连接并电连接至半导体器件的印刷电路板被越来越多地使用。特别地，在印刷电路板中，在刚-柔印刷电路板的情况下，为了适应用在便携式信息终端(笔记本电脑、PDA、和移动电话)中的高集成度和精密间距的趋势，需要确定具有较高精密度的通孔(以下简称为“孔”)。
孔(通孔)通过具有可更换式钻头的钻孔机形成。由于钻孔机价值40-50万美元，这是比较昂贵的且构成生产线总投资费用的大约10％，因此通常是将多个PCB堆叠在一起并钻孔，以提高生产率。
图1是示出传统钻头的透视图，以及图2是示出使用传统钻头在堆叠的PCB中制造出孔的过程的视图。
参照图1和图2，传统钻头100由合金制成，并具有预定的长度。钻头100具有柄部110，其形成夹持柄(grip)；以及钻孔部120，其从柄部110一体延伸，并在其外表面上形成螺旋式钻头切削刃。
在钻头100中，柄部110被钻孔机的主轴夹具(spindle holder)(未示出)夹紧，以接收高速旋转的旋转力。当柄部110高速旋转时，钻孔部120制造出穿过工件的孔。由于柄部110安装于钻孔机的主轴这一事实，如上构造的钻头100高速旋转，基本上超过10,000rpm。形成在钻头100末端的钻孔部120轴向移动并与PCB 200(即，工件)接触，因此确定了穿过PCB 200的孔210。
这样，用于制造出穿过PCB 200的孔210的钻头100的直径这样来确定，即其能够形成具有0.1～0.3mm直径的精密孔。最近，钻头100的直径被确定为可以形成具有小于0.1mm直径的精密孔。
如上构造的传统钻头100的问题在于，由于钻头100是在高速旋转的同时制造孔210，在制造孔210的期间，由于局部摩擦热量的增加，未从孔210排出的基于聚合物的碎屑易于粘附于钻孔部120的表面并对其造成损坏。同样，当长时间使用钻头100时，从图2能够容易地发现，由于钻头切削刃的磨损，制造出的孔210的精密度显著降低，从而造成产品缺陷并降低了产量。
在PCB 200中引起的具代表性的可靠性问题包括分层(delamination)和龟裂形成(crack formation)。当由于热变形而使PCB 200经受膨胀和收缩时，分层和龟裂形成主要出现在PCB 200的不规则表面上。
因此，由于钻头100的结构，穿过PCB 200所确定的孔210的表面粗糙度显著变差，使得在孔210的表面上出现分层和龟裂形成，如图2所示。
在经受了细微分层和龟裂形成(在检验中没有检测出)的PCB200作为终端产品被分发出去的情况下，会经常出现故障，并缩短了PCB 200的寿命。因此，要求索赔的用户增加，并且制造商的信誉会降低。
发明内容
因此，本发明致力于现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的在于提供一种PCB钻头，该钻头能够通过一个钻孔工艺制造出穿过多个堆叠的PCB的孔，并且能够精加工孔以改善孔的表面粗糙度。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造穿过堆叠的PCB的孔的钻头，该钻头包括钻孔部，在其外表面上形成有钻头切削刃，并与作为工件的PCB接触，以制造孔；扩孔部(reamer part)，形成在钻孔部的后端上，并具有用于精加工(finishing)孔表面的至少一个扩孔刃(reaming edge)；以及柄部，形成在扩孔部的后端上，并安装于机床。
根据本发明的另一方面，扩孔部具有的直径大于钻孔部的直径，从而扩孔部能够精加工孔的表面。
根据本发明的另一方面，2至8个扩孔刃形成为沿着钻头的圆周方向彼此隔开，并且沿着钻头的轴向直线延伸。
根据本发明的又一方面，扩孔部在其末端部形成锥形，使得当扩孔部进入孔内时，扩孔部与孔表面之间的接触面积逐渐增大。
根据本发明的再一方面，扩孔部具有的直径与钻孔部相比增大了3～20％。
通过下面结合附图的详细描述，将更加清楚地了解本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点，附图中图1是示出传统钻头的透视图；图2是示出使用传统钻头在堆叠的PCB中制造孔的过程的视图；图3是示出根据本发明实施例的钻头的透视图；图4和图5是沿图3的A-A线截取的横截面视图；以及图6是示出使用根据本发明实施例的钻头在堆叠的PCB中制造孔的过程的视图。
具体实施例方式
在描述本发明的实施例之前，应当了解，不必解释这里的描述和所附权利要求中所使用的术语或措辞，它们具有普遍的或能够在字典里找到的含义。因此，鉴于发明人能够最适当地限定这些术语或措辞的概念以更好地解释他或她的发明，这些术语或措辞必须被认为具有符合本发明的技术精神的含义或概念。
下面，将对本发明的优选实施例进行详细地描述，其实例在附图中示出。
图3是示出根据本发明实施例的钻头的透视图，图4和图5是沿图3的A-A线截取的横截面视图，以及图6是示出使用根据本发明实施例的钻头在堆叠的PCB中制造孔的过程的视图。
参照这些附图，根据本发明实施例的钻头1由合金制成。钻头1包括柄部10，其具有圆杆形状和预定长度；扩孔部30，其从柄部10的末端延伸，以精加工孔的表面；以及钻孔部20，其从扩孔部30的末端延伸，并在其外表面上形成有螺旋式钻头切削刃。
在具有上述结构的钻头1中，柄部10和钻孔部20以与传统钻头相同的样式来构造，用于制造出穿过多个堆叠的PCB的孔。
在本发明中，扩孔部30精加工由钻头部20制造的孔2a的表面，以改善孔的表面粗糙度，使得由于热变形引起的膨胀和收缩而产生的分层和龟裂形成的情况最小化。
从图中可容易地看出，扩孔部30具有2至8个扩孔刃31，这些扩孔刃接触并精加工孔2a的表面。扩孔刃31形成为沿着钻头1的圆周方向彼此隔开，并且沿着钻头1的轴向直线延伸。
这样构造的扩孔部30具有的直径d1大于钻孔部20的直径d0，以高精度精加工由钻孔部20制造的孔2a的表面。为此，在本发明中，假设穿过PCB2限定的孔2a的直径约为0.1～0.3mm，考虑到孔2a的可加工性，扩孔部30的直径与钻孔部20相比增大了3～20％。
由于扩孔部30具有的直径大于钻孔部20的直径这一事实，当扩孔部30进入由钻孔部20制造的孔2a内时，会产生冲击。在本发明中，为了防止这种冲击，扩孔部30的末端部形成锥形，使得扩孔部30与孔2a的表面之间的接触面积逐渐增加。
虽然扩孔部30的末端部上的锥形可以仅通过倒角来形成，但优选地是待形成的锥形具有轻微的倾角，以便可以在扩孔部30进入到PCB2的孔2a中时将冲击减到最小。
扩孔刃31可以形成为具有梯形截面，如图4所示，或四边形截面，如图5所示。此外，只要能保持孔2a的表面的可加工性，扩孔刃31可以具有各种截面。
下面，参照图6，将描述上述构造的根据本发明的PCB钻头1的操作。
首先，将钻头1的柄部10安装于能够高速(大于10,000rpm)旋转的钻孔机的主轴上。
将多个堆叠的PCB2放置在钻头1的末端部的下方，即，钻孔部20的下方，并将PCB2上将要制造孔2a的位置与钻头1的钻孔部20对准。
于是，启动钻孔机，当被钻孔机的主轴牢固地夹紧的柄部10高速旋转时，与柄部10一体形成的钻孔部20也高速旋转，并朝PCB2前进以制造孔2a。
从图6的最左侧的图示可容易地看出，由钻孔部20制造的孔2a具有粗糙的表面。这是因为当钻孔部20在高速旋转的同时制造孔2a时，碎屑粘附至孔2a的表面或孔2a的表面出现损坏，并且因为由于长时间使用钻头1造成的不均匀磨损降低了机加工精度。
钻孔部20被驱动进入PCB2中，同时制造出孔2a。当钻孔部20被驱动进入到PCB2中预定距离时，形成在钻孔部20的后端上的扩孔部30进入到由钻孔部20制造的孔2a中。
因此，进入到孔2a中的扩孔部30使用扩孔刃31(其直径略微大于孔2a的直径)精加工孔2a的表面，以减小孔2a的表面粗糙度。这样，能够使孔2a中出现龟裂形成和分层的情况最小化。
从以上描述显而易见，如上述构造和操作的根据本发明的PCB钻头的优点在于，由于形成在钻头末端上的钻孔部通过一个钻孔工艺制造出穿过堆叠的PCB的孔，并且紧挨钻孔部形成的扩孔部精加工该孔，因此孔的表面粗糙度能够显著减小。
因此，即使当PCB反复经受制造期间由于热变形引起的膨胀和收缩时，也能够显著地减少在传统工艺中出现于孔中的分层和龟裂形成。因此，由于次品百分比降低，能够降低制造成本并增加产量。此外，能够显著地提高采用根据本发明制造的PCB的电子设备的可靠性。因此，本发明具有工业效益。
虽然为了示例性目的已描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将意识到，在不背离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的前提下，可进行各种修改、增补和替换。
权利要求
1.一种钻头，用于制造穿过堆叠的PCB的孔，所述钻头包括钻孔部，在其外表面上形成有钻头切削刃，并与作为工件的PCB接触，以制造孔；扩孔部，形成在所述钻孔部的后端上，并具有用于精加工孔表面的至少一个扩孔刃；以及柄部，形成在所述扩孔部的后端上，并安装于机床。
2.根据权利要求1所述的钻头，其中，所述扩孔部具有的直径大于所述钻孔部的直径，从而所述扩孔部能够精加工所述孔的表面。
3.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，2至8个扩孔刃形成为沿着所述钻头的圆周方向彼此隔开，并且沿着所述钻头的轴向直线延伸。
4.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，所述扩孔部在其末端部形成锥形，使得当所述扩孔部进入所述孔内时，所述扩孔部与所述孔的表面之间的接触面积逐渐增大。
5.根据权利要求1或2所述的钻头，其中，所述扩孔部具有的直径与所述钻孔部相比增大了3～20％。
全文摘要
本发明公开了一种用于制造穿过堆叠的PCB的孔的钻头，该钻头包括钻孔部，在其外表面上形成有钻头切削刃，并与PCB(即，工件)接触，以在PCB中制造孔；扩孔部，形成在钻孔部的后端上，并具有用于精加工孔表面的至少一个扩孔刃；以及柄部，形成在扩孔部的后端上，并安装于机床。
文档编号H05K3/00GK101088687SQ20071009697
公开日2007年12月19日 申请日期2007年4月23日 优先权日2006年6月12日
发明者曹承铉, 金汉 , 柳先重, 尹日成 申请人:三星电机株式会社