對(duì)于鉆頭大家不會(huì)太陌生，日常生活、生產(chǎn)中都會(huì)經(jīng)常使用，在電子行業(yè)超小型的鉆頭也被廣泛應(yīng)用，最近，一款加工直徑僅為0.01mm超細(xì)微型鉆頭在深圳成功面世，一舉打破了寡頭把持的局面，并成為世界最小鉆頭。那么只有直徑只有1個(gè)絲的鉆頭到底有什么用途？研制超細(xì)微型鉆頭需要克服哪些問(wèn)題？這將給我國(guó)的印刷電路板帶來(lái)怎么樣的新格局呢？

挑戰(zhàn)超微細(xì)加工極限，十年磨一劍，成功推出0.01毫米鉆頭

隨著電子芯片行業(yè)在先進(jìn)制程上追趕納米級(jí)別的突破，對(duì)應(yīng)的印刷電路板也進(jìn)入了微米時(shí)代。對(duì)于超高速、多層、超精密、多種材質(zhì)的電路板的加工要求也進(jìn)入了競(jìng)爭(zhēng)激烈期，但是卡住脖子的就是加工工藝的限制，尤其是在電路板打孔上攻克十分困難。

上面說(shuō)的“打孔”，行業(yè)名詞是：微孔。這是印制電路板的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，機(jī)械鉆孔是印制電路板微孔主流的加工方法，而精密微型鉆頭則是加工印制電路板微孔的關(guān)鍵工具。

根據(jù)孔徑大小可以分為：小孔（1.00-3.00mm）、次孔（0.40-1.00mm）、超小孔（0.10-0.40mm）、微孔（0.01-0.10mm）、次微孔（0.01-0.001mm）、超微孔（0.0001mm）。目前激光可以打孔可以做到超微孔，而在0.01mm超細(xì)微型鉆頭面世之前廣泛使用的是超小孔鉆頭。

但是隨著集成電路超大型化和精密化，對(duì)于電路板的要求越來(lái)越多，尤其是5G發(fā)展迅速，高密度互連板（HDI）、柔性電路板（FPC）和代表電路板最高技術(shù)的“IC載板”在印刷板中的比重逐年上升。這就要求板材上的鉆孔越來(lái)越小，并且密度也越來(lái)越大。這就要求使用的鉆頭不但要更小，而且性能還要更好。

十年前，我國(guó)還只能生產(chǎn)直徑0.1mm的微型鉆頭，超小孔、微孔鉆頭只能進(jìn)口，因?yàn)槭菗p耗品，價(jià)格高、受限制極大的阻礙了國(guó)產(chǎn)電路板行業(yè)的發(fā)展。別小看一個(gè)小小的鉆頭，一年的用量是按照億支為單位的。其材料、工藝、精度、適應(yīng)性都面臨諸多問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)如何攻關(guān)的沒(méi)有太多的相關(guān)披露信息，只提到了“NB涂層“解決了鉆頭磨損和壽命問(wèn)題，在這里也不做過(guò)多探討。

一句話總結(jié)就是：我們搞定了，暫時(shí)還用不上的微孔和次微孔加工的鉆頭，未來(lái)的電路板加工不用愁。

搞定意味著5G產(chǎn)業(yè)中的電路板集成化程度更高，板載芯片有了加工技術(shù)保障，各種難題引刃而解。高頻高速板、軟板加工不再困難。

針尖繡花，打開(kāi)通往世界市場(chǎng)的大門(mén)，為印刷電路板帶來(lái)新契機(jī)

0.01毫米是頭發(fā)絲的7分之一左右，雖然鉆體肉眼可見(jiàn)，但是作為鉆頭上還要刻出肉眼已觀察不到的螺旋角設(shè)計(jì)，難度早已超過(guò)“針尖繡花”。工作時(shí)速高達(dá)30萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘，要確保在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下不斷、不偏，切削刃鋒利、排削性能好、導(dǎo)熱穩(wěn)定，都需要極高的技術(shù)水平。

研發(fā)團(tuán)體10年的努力，終于攻關(guān)成功：

在“0.01mm超微鉆頭”生產(chǎn)上，通過(guò)小螺旋角、多段小角度斜面過(guò)渡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了微鉆的可加工性和使用性能；通過(guò)設(shè)計(jì)專用的磨削砂輪和獨(dú)特的托架結(jié)構(gòu)，執(zhí)行苛刻的砂輪動(dòng)平衡標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化磨削參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了超細(xì)微鉆的高效高精度加工。

研發(fā)企業(yè)取得市場(chǎng)份額也是不錯(cuò)的，據(jù)介紹：“全球每三部手機(jī)中，就有一部在加工中使用過(guò)該企業(yè)生產(chǎn)的超微鉆頭。” 其成為了我國(guó)唯一、世界僅2家能生產(chǎn)0.01毫米極小鉆頭的企業(yè)之一，2019年PCB微鉆銑刀年銷量達(dá)到3.7億支，市場(chǎng)占有率接近世界第一。

目前還不清楚是怎么解決微孔加工電路板過(guò)程中的同心度、跳動(dòng)偏離問(wèn)題的，有知道的朋友歡迎補(bǔ)充?？赡苡械呐笥褧?huì)說(shuō)：激光打孔早就能做到0.0001mm的超微孔加工精度，為什么PCB行業(yè)還在用機(jī)械加工的方式呢？

這就要說(shuō)到電路板的特殊性和激光打孔的缺點(diǎn)了.

首先，由于打孔工藝主要是為多層電路板上下層電路連同使用的，其孔徑大小、孔深和孔徑比都有嚴(yán)格要求，尤其是高頻、高速電路要求更加嚴(yán)格，這就要求加工一致性必須一致。而激光打孔雖然孔徑精度比較高，但是激光打出的孔具有一定的錐度，孔深以及孔深徑比均受限制，不利于電路板的后段加工。

其次，激光打孔一般比較適合單一材質(zhì)的，對(duì)于電路板的多層復(fù)雜材質(zhì)，激光打孔的精度就會(huì)大打折扣。再加上激光打孔過(guò)程中再冷凝的材料以及排出物可能會(huì)在孔的上邊緣出現(xiàn)，影響打孔的質(zhì)量。而采用鉆頭機(jī)械加工，對(duì)于重點(diǎn)考慮的就是排出廢料，所以機(jī)械加工長(zhǎng)期穩(wěn)定。

最后，電路板打完孔還要做很多后段工藝，激光打孔本質(zhì)上是超高能力光束燒蝕的過(guò)程，對(duì)于孔洞附近覆銅板有燒蝕和高溫氧化作用，不利于后段沉金等操作，也影響電路的穩(wěn)定性。而使用鉆頭機(jī)械加工就重點(diǎn)考慮鉆孔的發(fā)熱、排屑等問(wèn)題，并且根據(jù)不停板材，不同用途產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同規(guī)格的鉆頭，在日常使用和維護(hù)上也比較容易。

別看是看似微小的進(jìn)步，但是正是這些微小的進(jìn)步累積成國(guó)產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)先的地位。最值得一提的是相關(guān)新聞提到該消息，都注明了一句：”此直徑產(chǎn)品暫無(wú)市場(chǎng)應(yīng)用需求”。這段話十分令人振奮，為啥呢？因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)方面終于不是“等米下鍋”，而是種稻待秋收。
編輯：hfy