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【摘 要】本文对PTH半孔/槽存在的必要性做了介绍，分析PTH孔/槽的设计及制作技术，并举例说明加工过程中常见的问题及改善方案。
【关键词】PTH槽；金属化边；铣单元外形；毛刺
一、前言
目前PCB板边的设计有金属化（如图1所示）与非金属化两种，对于非金属化边，业界厂家均已做得很成熟，但越来越多的客户对PCB金属化边开始有需求，PCB金属化边的质量就成了客户及加工商不得不关注的焦点，因为其好坏直接影响客户的安装及使用。
金属化边在业界已有几种制作方法，例如：通过油墨保护的方式来避免镀通孔周缘的铜层翘起拉丝，使成型的半孔更光滑：通过不剥膜就进行碱性蚀刻的方法把在铣除半孔时产生的铜丝毛刺蚀刻掉，而板面其它部分有干膜保护不会受蚀刻影响，再进行正常的剥膜、蚀刻（二次蚀刻）、剥锡工序，保证金属化半孔的高品质要求。
本文主要针对不同金属化边的设计及制作技术进行讨论。
二、金属化边存在的必要性及制作过程出现的问题
2.1 金属化边的定义和类型
金属化边产品目前主要有金属化半孔和金属化槽两种，金属化半孔（槽），指一次钻孔/铣槽后，经过后面的沉铜板电等金属化工序后，再将不需要的部分铣掉，留下需要的半孔或槽。
不同的金属化边产品图片参考如图1、2：
2.2 金属化边存在的必要性
客户端设计金属化边的用意包括但不限于以下两种：
1） 上锡后连接不同的PCB，从而起到类似于卡槽的作用。
2） 上锡后用于连接IC引脚，进而起到传输信号的作用。
2.3 金属化边制作过程中出现的问题
此类型槽/孔的制作过程中，由于铣刀/钻咀从PTH孔/槽上铣/钻过，使孔边铜皮起翘或脱离或使孔口损伤，即出现批锋或孔损。此类缺陷的存在，会影响后工序的生产，并会在客户打件时产生虚焊、锡桥接短路等负面影响。所以，孔口批锋如何去除就成了一个不可回避的问题。孔口批锋可参考图3：
2.4 批锋的形成原理简介
一般的数控铣床的铣刀的旋转方向都是顺时针的，习惯上称为右旋铣刀。如下图4，假定一个金属化孔在PCB单元外形上，A、B两点是它们的交点，铣板方向如图所示。那么当右旋的铣刀在铣到A、B点的时候，两点都受到一个向左的剪切力F。
当力F作用于A处时，由于A点左侧基材的支撑，F可以很好地切断A处的铜；
当力F作用于B处时，理想状况下剪切力F将B处切断。但是附着在孔壁上的铜是具有延展性和韧性的，铣刀在切到孔壁以铜为主的金属化层的时候，会由于以下原因产生披锋：
1） 铣刀由于转速不够和磨损的原因，造成铣刀的切割力不足；
2） 孔铜与孔壁结合力不足，在F的作用下，断口附近孔铜脱离；
3） 孔铜的延展性，特别是热风整平或沉金等表面处理后，又增加了金属层的厚度和延展性及韧性，造成切割不断 。
三、PTH孔/槽除批锋方法及制作技术简介
目前业界去除批锋的方法有多种，主要包括：
1） 二钻孔除批锋（此种除批锋方法又包括蚀刻前二钻和成型前二钻）；
2） 铣set外形，主要是电镀后蚀刻前增加铣set外形。
因为成型前二钻在去除批锋的同时会造成孔损，故以下主要就蚀刻前二钻和蚀刻前铣set外形进行简单介绍。
1） 当半孔弦长≥1.0mm且间距≥0.8mm时，采用“蚀刻前铣SET外形”制作半孔，铣带制作时用正反走刀，通过蚀刻去除批锋。
2） 当半孔弦长<1.0mm时，因无合适铣刀进行正反铣板走刀，为减少披锋和毛刺产生，则选用“蚀刻前二钻”制作半孔，成型铣外型时再统一铣完外型。
3） 当半孔间距<0.8mm时，客户端上件时易产生流锡短路，此时需在两半孔间制作绿油桥，因“蚀刻前铣SET外形”铣出的槽位在制作阻焊时需要制作单边加大0.1mm的挡光点，造成无阻焊的盲区，易产生流锡短路现象，此时需用“蚀刻前二钻”制作半孔，同方法2。
3.1 增加蚀刻前铣set外形
铣set外形比二钻操作稍简单，但是对半孔的弦长、半孔间距有一定要求，因为铣刀的直径比钻咀的大，且为了保证孔/槽壁的质量，需进行正反铣方可实现，故只有当弦长大于某个范围，且半孔与半孔的距离达到一定值时，方可使用此方法。
以增加铣set外形的方式来去除批锋，其难点在于控制PTH槽的长度。具体流程如下：
开料→内层→压合→钻孔→铣PTH槽→沉铜、板电→外层图形（正片菲林）→图形电镀→铣set外形→外层蚀刻→外层AOI→阻焊、字符→表面处理→电测→成型→后工序
3.1.1 CAM资料设计方法
因不同的表面处理方式及铜厚会使得金属化边镀铜后出现高低不平的现象，所以在设计阶段应进行针对性的预大。另外，金属化边的长度也是决定产品是否合格的关键指标。经过多次实验，对此进行验证。以金属化边的长度为例说明，如表1所示。
综合以上数据可以得出如下结论：
A. 铣set外形时，铣刀交点必须与PTH槽及外形线交点一致，否则会出现金属化边过长或过短的情况。
B. 不同的表面处理方式，其厚度、表面平整性等有所不同，故金属化边的补偿量有所不同。
3.1.2 PTH金属化边与铣SET外形相交点制作要求（见表2）
3.2 增加二次钻孔除批锋
对于不能使用铣set外形来除批锋的情况，使用二次钻孔的方式去除批锋。
以增加二次钻孔（以下简称二钻）的方式来去除批锋，其难点在于二钻孔位及孔深的确定。具体流程如下： 开料→内层→压合→一次钻孔→沉铜、板电→外层图形（正片菲林）→图形电镀→二次钻孔→外层蚀刻→外层AOI→阻焊、字符→表面处理→电测→成型→后工序
3.2.1 CAM资料设计方法
设计二钻孔除批锋是指用钻孔的方式将金属化孔孔边的毛刺钻掉，具体包括以下内容：
A. 界定除批锋孔的直径（要求直径≥0.5mm）；
B. 限定二钻孔添加方式（二钻孔添加时向板内切入0.075mm），具体如下图4：
3.2.2 常见异常举例
如果设计资料中二钻孔的孔位不当，就会出现露基材（也称多孔）的现象，客户一般不接受此现象。以下见图6、7为设计正确与错误的对比图，其中黄色区域为正确的二钻孔设计，蓝色区域为错误设计。
3.3 其他异常及改善对策
3.3.1 问题描述
在保证孔口光滑的情况下，对于多层产品，由于内层铜的存在，在铣set工序后会在无铜孔（NPTH）与有铜孔（PTH）交界处出现毛边，俗称“蜈蚣脚”，可参考图8。
3.3.2 改善对策
A. 增加二次蚀刻和二次成型，铣成品时先铣PTH边与NPTH边相交处，再过碱性蚀刻线将露铜部分蚀刻掉，再做铣外形，铣成PCB成品。
B. 对内层铜削铜，将内层菲林非PTH边处作削铜处理，只保留与PTH尺寸等长的内层铜，如图9所示。
3.3.3 结论
A. PTH金属化边完成尺寸即为铣带设计时有效长度，故CAM在制作铣带时按有效长度设计；
B. PTH蜈蚣脚可通过铣板后蚀刻方式及削内层非PTH边处铜两种方式祛除掉。
3.4 对后工序的影响
金属化边PCB在铣set外形后，有效单元内会出现大量的空位，如果阻焊（绿油）工序对位不良或设计不合理的话，会出现绿油附着在金属化边的现象，如图10所示。为解决此问题，需要在钻孔位置增加单边比孔大2mil左右的绿油开窗，防止绿油残留在半金属化孔里。
四、结论与展望
分析了金属化边制作过程中批锋的产生原理，并介绍了两种除批锋的方法：
增加蚀刻前二钻，难点在于二钻孔位及孔深的确定；
增加蚀刻前铣set外形，难点在于控制PTH槽的长度及预防“蜈蚣脚”。
最后，文章概述了以上两种制作方法及其对后工序的影响，希望通过分析金属化半孔的制作方法及影响其品质的因素，说明不同方法制作金属化半孔的思路及效果，为业界同行提供借鉴。
参考文献：
[1] 周洁峰等.高多层Mini型金属化边PCB制作技术 [J].2011秋季国际PCB技术/信息论坛.
[2] 李毕生.具有半孔的电路板的成型方法[中国]：201010192672， [P]. 2010.05.25.
[3] 赵志平.一种金属化半孔的制作工艺[中国]：201010195950. [P]. 2010/10/06.
第一作者简介：
翟青霞，工学硕士，2010年毕业于西北工业大学，现任深圳崇达多层线路板有限公司研发部主管，主要负责新产品开发工作。
【关键词】PTH槽；金属化边；铣单元外形；毛刺
一、前言
目前PCB板边的设计有金属化（如图1所示）与非金属化两种，对于非金属化边，业界厂家均已做得很成熟，但越来越多的客户对PCB金属化边开始有需求，PCB金属化边的质量就成了客户及加工商不得不关注的焦点，因为其好坏直接影响客户的安装及使用。
金属化边在业界已有几种制作方法，例如：通过油墨保护的方式来避免镀通孔周缘的铜层翘起拉丝，使成型的半孔更光滑：通过不剥膜就进行碱性蚀刻的方法把在铣除半孔时产生的铜丝毛刺蚀刻掉，而板面其它部分有干膜保护不会受蚀刻影响，再进行正常的剥膜、蚀刻（二次蚀刻）、剥锡工序，保证金属化半孔的高品质要求。
本文主要针对不同金属化边的设计及制作技术进行讨论。
二、金属化边存在的必要性及制作过程出现的问题
2.1 金属化边的定义和类型
金属化边产品目前主要有金属化半孔和金属化槽两种，金属化半孔（槽），指一次钻孔/铣槽后，经过后面的沉铜板电等金属化工序后，再将不需要的部分铣掉，留下需要的半孔或槽。
不同的金属化边产品图片参考如图1、2：
2.2 金属化边存在的必要性
客户端设计金属化边的用意包括但不限于以下两种：
1） 上锡后连接不同的PCB，从而起到类似于卡槽的作用。
2） 上锡后用于连接IC引脚，进而起到传输信号的作用。
2.3 金属化边制作过程中出现的问题
此类型槽/孔的制作过程中，由于铣刀/钻咀从PTH孔/槽上铣/钻过，使孔边铜皮起翘或脱离或使孔口损伤，即出现批锋或孔损。此类缺陷的存在，会影响后工序的生产，并会在客户打件时产生虚焊、锡桥接短路等负面影响。所以，孔口批锋如何去除就成了一个不可回避的问题。孔口批锋可参考图3：
2.4 批锋的形成原理简介
一般的数控铣床的铣刀的旋转方向都是顺时针的，习惯上称为右旋铣刀。如下图4，假定一个金属化孔在PCB单元外形上，A、B两点是它们的交点，铣板方向如图所示。那么当右旋的铣刀在铣到A、B点的时候，两点都受到一个向左的剪切力F。
当力F作用于A处时，由于A点左侧基材的支撑，F可以很好地切断A处的铜；
当力F作用于B处时，理想状况下剪切力F将B处切断。但是附着在孔壁上的铜是具有延展性和韧性的，铣刀在切到孔壁以铜为主的金属化层的时候，会由于以下原因产生披锋：
1） 铣刀由于转速不够和磨损的原因，造成铣刀的切割力不足；
2） 孔铜与孔壁结合力不足，在F的作用下，断口附近孔铜脱离；
3） 孔铜的延展性，特别是热风整平或沉金等表面处理后，又增加了金属层的厚度和延展性及韧性，造成切割不断 。
三、PTH孔/槽除批锋方法及制作技术简介
目前业界去除批锋的方法有多种，主要包括：
1） 二钻孔除批锋（此种除批锋方法又包括蚀刻前二钻和成型前二钻）；
2） 铣set外形，主要是电镀后蚀刻前增加铣set外形。
因为成型前二钻在去除批锋的同时会造成孔损，故以下主要就蚀刻前二钻和蚀刻前铣set外形进行简单介绍。
1） 当半孔弦长≥1.0mm且间距≥0.8mm时，采用“蚀刻前铣SET外形”制作半孔，铣带制作时用正反走刀，通过蚀刻去除批锋。
2） 当半孔弦长<1.0mm时，因无合适铣刀进行正反铣板走刀，为减少披锋和毛刺产生，则选用“蚀刻前二钻”制作半孔，成型铣外型时再统一铣完外型。
3） 当半孔间距<0.8mm时，客户端上件时易产生流锡短路，此时需在两半孔间制作绿油桥，因“蚀刻前铣SET外形”铣出的槽位在制作阻焊时需要制作单边加大0.1mm的挡光点，造成无阻焊的盲区，易产生流锡短路现象，此时需用“蚀刻前二钻”制作半孔，同方法2。
3.1 增加蚀刻前铣set外形
铣set外形比二钻操作稍简单，但是对半孔的弦长、半孔间距有一定要求，因为铣刀的直径比钻咀的大，且为了保证孔/槽壁的质量，需进行正反铣方可实现，故只有当弦长大于某个范围，且半孔与半孔的距离达到一定值时，方可使用此方法。
以增加铣set外形的方式来去除批锋，其难点在于控制PTH槽的长度。具体流程如下：
开料→内层→压合→钻孔→铣PTH槽→沉铜、板电→外层图形（正片菲林）→图形电镀→铣set外形→外层蚀刻→外层AOI→阻焊、字符→表面处理→电测→成型→后工序
3.1.1 CAM资料设计方法
因不同的表面处理方式及铜厚会使得金属化边镀铜后出现高低不平的现象，所以在设计阶段应进行针对性的预大。另外，金属化边的长度也是决定产品是否合格的关键指标。经过多次实验，对此进行验证。以金属化边的长度为例说明，如表1所示。
综合以上数据可以得出如下结论：
A. 铣set外形时，铣刀交点必须与PTH槽及外形线交点一致，否则会出现金属化边过长或过短的情况。
B. 不同的表面处理方式，其厚度、表面平整性等有所不同，故金属化边的补偿量有所不同。
3.1.2 PTH金属化边与铣SET外形相交点制作要求（见表2）
3.2 增加二次钻孔除批锋
对于不能使用铣set外形来除批锋的情况，使用二次钻孔的方式去除批锋。
以增加二次钻孔（以下简称二钻）的方式来去除批锋，其难点在于二钻孔位及孔深的确定。具体流程如下： 开料→内层→压合→一次钻孔→沉铜、板电→外层图形（正片菲林）→图形电镀→二次钻孔→外层蚀刻→外层AOI→阻焊、字符→表面处理→电测→成型→后工序
3.2.1 CAM资料设计方法
设计二钻孔除批锋是指用钻孔的方式将金属化孔孔边的毛刺钻掉，具体包括以下内容：
A. 界定除批锋孔的直径（要求直径≥0.5mm）；
B. 限定二钻孔添加方式（二钻孔添加时向板内切入0.075mm），具体如下图4：
3.2.2 常见异常举例
如果设计资料中二钻孔的孔位不当，就会出现露基材（也称多孔）的现象，客户一般不接受此现象。以下见图6、7为设计正确与错误的对比图，其中黄色区域为正确的二钻孔设计，蓝色区域为错误设计。
3.3 其他异常及改善对策
3.3.1 问题描述
在保证孔口光滑的情况下，对于多层产品，由于内层铜的存在，在铣set工序后会在无铜孔（NPTH）与有铜孔（PTH）交界处出现毛边，俗称“蜈蚣脚”，可参考图8。
3.3.2 改善对策
A. 增加二次蚀刻和二次成型，铣成品时先铣PTH边与NPTH边相交处，再过碱性蚀刻线将露铜部分蚀刻掉，再做铣外形，铣成PCB成品。
B. 对内层铜削铜，将内层菲林非PTH边处作削铜处理，只保留与PTH尺寸等长的内层铜，如图9所示。
3.3.3 结论
A. PTH金属化边完成尺寸即为铣带设计时有效长度，故CAM在制作铣带时按有效长度设计；
B. PTH蜈蚣脚可通过铣板后蚀刻方式及削内层非PTH边处铜两种方式祛除掉。
3.4 对后工序的影响
金属化边PCB在铣set外形后，有效单元内会出现大量的空位，如果阻焊（绿油）工序对位不良或设计不合理的话，会出现绿油附着在金属化边的现象，如图10所示。为解决此问题，需要在钻孔位置增加单边比孔大2mil左右的绿油开窗，防止绿油残留在半金属化孔里。
四、结论与展望
分析了金属化边制作过程中批锋的产生原理，并介绍了两种除批锋的方法：
增加蚀刻前二钻，难点在于二钻孔位及孔深的确定；
增加蚀刻前铣set外形，难点在于控制PTH槽的长度及预防“蜈蚣脚”。
最后，文章概述了以上两种制作方法及其对后工序的影响，希望通过分析金属化半孔的制作方法及影响其品质的因素，说明不同方法制作金属化半孔的思路及效果，为业界同行提供借鉴。
参考文献：
[1] 周洁峰等.高多层Mini型金属化边PCB制作技术 [J].2011秋季国际PCB技术/信息论坛.
[2] 李毕生.具有半孔的电路板的成型方法[中国]：201010192672， [P]. 2010.05.25.
[3] 赵志平.一种金属化半孔的制作工艺[中国]：201010195950. [P]. 2010/10/06.
第一作者简介：
翟青霞，工学硕士，2010年毕业于西北工业大学，现任深圳崇达多层线路板有限公司研发部主管，主要负责新产品开发工作。