PCB 電路板製造中使用的鑽頭類型
1 分鐘
- 為何鑽孔在 PCB 製造中如此重要
- 鑽孔流程:
- PCB 孔洞類型:通孔、盲孔與埋孔
- 精密 PCB 製造中使用的鑽孔類型
- PCB 製造中使用的鑽頭類型:
- 碳化鎢與高速鋼鑽頭比較:
- 結論
在電路板生產中,成本最高且最耗時的步驟就是鑽孔。這是因為該程序必須精準執行,才能確保最高品質水準。手動或雷射 PCB 鑽孔機通常用於各種切割,可能是輪廓、孔洞,也可能是 PCB 內部切割形狀。
在 PCB 製造中,鑽孔至關重要。鑽孔不良可能導致電氣連接不良,甚至板子失效。隨著電子設備變得更複雜、更小巧,高精度貫通、盲孔與埋孔鑽孔讓製造商能滿足現代緊湊設計的需求。為了讓您更了解此流程,我們深入探討了 PCB 製造過程中使用的鑽孔類型。
為何鑽孔在 PCB 製造中如此重要
在 PCB 製造中,鑽孔的主要目的是為安裝點、工具孔、導通孔與插件元件引腳打孔。這些孔可能是通孔、盲孔或埋孔。所有類型的導通孔與孔洞已在另一篇文章中詳細介紹,您可在此查看它們的差異與運作方式。隨著HDI(高密度互連)板日益普及,鑽孔精度必須達到微米級公差,才能提供可靠的機械完整性與電氣性能。鑽孔不當可能導致錯位、分層或電鍍附著不良等問題,進而影響電路板的電氣運作。
鑽孔流程:
印刷電路板的製作流程複雜,共有 20 個關鍵階段。鑽孔通常在此流程初期進行,於基材原料裁切至所需尺寸並確定 PCB 所需厚度後進行。
當基材準備好後,會使用定位銷將板子固定在預先編程的電腦數值控制(CNC)機台上。接著在 PCB 上鑽出元件安裝孔,並進行分板與精密量測。最後,使用輸送式拋光機清潔銅面,去除微小毛邊或鋸齒邊緣。完成鑽孔程序後,便進入下一道製程。在此期間,PCB 必須通過品質檢查。
PCB 孔洞類型:通孔、盲孔與埋孔
1. 通孔(Via):
通孔是 PCB 上最常見的孔洞類型。它透過連接不同板層的銅層,讓電氣訊號能在層間傳遞。這些導通孔確保所有層之間的電氣連接,並穿過介電層。因此它是 PCB 中所需最深的孔洞,依尺寸可選擇合適的設備。
2. 盲孔:
盲孔連接 PCB 的外層與一個或多個內層,但不貫穿整個板子。它被稱為「盲孔」,是因為無法從一側看穿到另一側。它用於 HDI(高密度互連)板中,在有限空間內容納更多電路,並僅連接所需層級以節省空間。
3. 埋孔:
埋孔連接內部層級,但不延伸至 PCB 表面。它們完全隱藏在板子內部。透過讓內部連接從表面不可見,可實現更緊湊且高密度的 PCB 設計。由於複雜度高,它是最昂貴的類型,但對於先進電子產品中使用的高密度多層 PCB 而言卻不可或缺。
精密 PCB 製造中使用的鑽孔類型
1)機械鑽孔(碳化鎢鑽頭)
機械鑽孔是標準 PCB 製造中最常用的方法。通常使用實心碳化鎢鑽頭,因其硬度高且耐磨。可提供 0.15 mm 至 6 mm 的可變孔徑(依板子設計而定)。在先進 CNC 鑽孔機上,轉速可達 100,000 RPM。用於一般通孔、多層板導通孔與元件引腳。雖然精度高且具成本效益,但不適用於極小孔徑(多數情況下 <0.2 mm)。
2)雷射鑽孔(紫外線與 CO₂ 雷射)
對於微導通孔與高精度盲/埋孔,雷射鑽孔已成為首選技術,特別是在 HDI 與軟性 PCB 製造中。不論是紫外線雷射或 CO₂ 雷射,紫外線雷射用於穿透樹脂與較薄銅層,而 CO₂ 雷射則用於切割較厚介電層與某些塑膠。可實現小至 20 µm(約 0.02 mm)的孔徑。雖然精度極高,但設備成本較高且鑽孔速度較慢。
3)EDM(放電加工)鑽孔
在特殊 PCB 製程中,偶爾會使用 EDM 鑽孔,特別是涉及特殊材料或極硬基材時。它利用電火花侵蝕材料,而非機械切削。在標準 PCB 製造中極為罕見;有時用於特殊金屬背板或陶瓷基材。
4)控深鑽孔
當需要精確局部深度孔時,會使用控深鑽孔,常見於盲孔或多層板中的特定腔體結構。精度極高,並採用層對層定位。但需要先進的 CNC 編程與驗證流程。
PCB 製造中使用的鑽頭類型:
除了材質,鑽頭類型也取決於您的 PCB 設計需求。以下是主要類型及其應用:
標準螺旋鑽頭:
具有螺旋結構,可有效排屑。標準螺旋鑽頭是最常用的 PCB 鑽頭。常見直徑範圍為 0.6 mm 至 3.0 mm,涵蓋大多數元件引腳。適用於傳統 FR-4 板材與插件元件,用途廣泛。
微型鑽頭:
用於高密度 PCB 或微導通孔,專為小於 0.5 mm 的微小孔徑設計。為在如此小尺寸下保持精度,幾乎皆由碳化鎢製成,並需高精度機台。
階梯鑽頭:
階梯鑽頭可一次鑽出不同尺寸的孔。雖在 PCB 製造中較少使用,但對於需要埋頭孔的特殊設計可能有所幫助。
銑刀:
與傳統鑽頭不同,銑刀用於成型 PCB 邊緣或切割孔洞。雖不適用於一般鑽孔,但對於複雜板型設計不可或缺。
碳化鎢與高速鋼鑽頭比較:
鑽頭材質對其性能與壽命影響重大。以下比較兩種最常見選擇:
碳化鎢鑽頭:
在專業 PCB 製造中,碳化鎢鑽頭是首選。這些鑽頭由碳化鎢製成,極為堅硬且耐磨,非常適合鑽穿 FR-4 玻璃纖維板等堅硬材料。主要優點如下:
● 極度耐用:壽命比高速鋼長達 10 倍。
● 保持鋒利:即使鑽孔數百次後,仍能確保孔洞乾淨精準。
● 耐高溫:在 30,000–80,000 RPM 的鑽孔速度下表現良好。
高速鋼(HSS)鑽頭:
高速鋼鑽頭由鋼合金製成,可承受高溫與高速。為較經濟的選擇,但有所取捨:
● 成本低廉,適用於輕量工作。
● 比碳化鎢不易碎裂,若設備精度不足時較佳。
結論
鑽孔是 PCB 製造中的關鍵步驟。若操作不當,孔洞不通將導致元件無法安裝。我們可以看到,通孔、盲孔與埋孔是印刷電路板上最常用的鑽孔技術。
根據應用需求,也可搭配控深鑽孔與 EDM 鑽孔等其他技術,適用於特定材料。為滿足現代電子日益嚴格的品質標準,與經驗豐富的 PCB 製造商合作至關重要。JLCPCB 採用先進 CNC 鑽孔機、雷射系統與嚴格品管,確保每個孔洞都精準無誤——無論您的設計多麼複雜。JLCPCB 一站式服務提供精度、速度與經濟性。
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