【獨家連載】電路板製造流程的研磨的基礎及其最新動向（連載1）——推陳出新的「研磨」世界

一、前言

「打磨」技術從遠古的繩文時代就用於打磨石器，時至今日幾乎所有產品都要進行打磨加工。打磨的用途也是各式各樣，例如，通過打磨使裝飾品產生光澤，借助刀具的拋光提高鋒利度，還有，要求鏡面以及尺寸、形狀穩定的透鏡，矽片等等都采用打磨技術（見表1）。

表1.研磨的目的與用途

打磨方法依據研磨對象（產品）和要求品質而種類繁多，從手工打磨至研磨、拋光、砂輪打磨、氈磨、電解研磨等多種方法。對於品質有光澤度、表面粗糙度、清潔性、去除表面膜等的要求。

普遍認為研磨有許多專有技術。選擇與研磨對象（產品）的材質般配的研磨資材（磨料、加工液、研磨工具等），以及選擇適宜研磨對象（產品）的形狀、選擇符合要求加工精度的研磨設備和操作需要深奧知識和經驗。過去，光學零件廠家把研磨的技能和技師當成寶貝，有專有技術不出家門的規定。即使現在，研磨產品的品質好與壞全憑技師的技能與經驗。

那麽，在電路板製造流程研磨究竟起什麽作用？電路板是經過多個工段才製成的，幾乎所有工段的前後都要進行研磨，而且，每個工段的研磨對象（以下簡稱板件）的形狀、材質以及品質要求不盡相同，所以，采用不同的研磨方法是必然的。

研磨雖然不是用來進行鉆孔、電鍍、圖形轉移等的主要加工，但是，對電路板的品質影響甚大，有時甚至是誘發致命缺點的重要工段。電路板製造流程的研磨與表1所列舉的半導體晶片的研磨方法差別很大，其難度是獨特的。主要的特點比較如下：

A、研磨對象是很薄樹脂材料，容易變形（薄板的厚度50μm，與新紙幣的厚度差不多）。

B、研磨對象的表面材質不是一種，而是金屬與樹脂的混合。

C、研磨對象的表面有凹凸（輪廓），必須沿著輪廓研磨。

D、研磨對象有「波紋」，必須沿著波紋研磨。

近年來隨著電路板的導電圖形的微細化、高密度化、以及厚薄圖形並存，研磨的難度增大。盡管研磨設備以及磨氈廠家公開了某個流程適合什麽樣的研磨設備，什麽樣的研磨夾具的專有技術。但是，哪種研磨方法、夾具適合深諳原理的製造工程師要求說明的卻寥寥無幾。

本講義是為一般讀者而編寫的，我把「為什麽」放在心上同時說明電路板製造流程的研磨的基礎知識，以及研磨的課題、開發動向。

二、研磨的概要

在進入電路板製造流程的研磨之前先說明「一般的研磨」。

1.術語的「切削」、「磨削」、「研磨」的差別

板件的機械加工過程使用切削、磨削、研磨等相似的術語，不過，加工內容各異。

1、切削：指使用鉆頭、車刀等的刀具切削板件的加工。使用的裝置有機床、銑床、鉆床。

2、磨削：指使用砂輪等進行磨削，讓板件達到規定尺寸的加工。即使用砂帶或者砂輪進行「磨削」加工，板件的粗糙表面以及毛刺達到規定的尺寸。使用的裝置是表面磨床。

3、研磨：使用氈等進行「打磨」，讓板件的表面形成規定輪廓的加工。板件的形狀幾乎沒有變化。使用的裝置是氈研磨機、刷磨機等。

電路板製造流程的鉆孔、外形的加工是「切削」，而電鍍、圖形轉移前後的表面處理是「研磨」。但是，各個工段的研磨需要加入適度「磨削」的工藝。所以，電路板製造流程的磨削與研磨沒有境界是連續的，一般地都稱為「研磨」。

2.研磨的目的與用途

表1歸納了主要的研磨目的與用途。眾所周知，研磨的用途廣泛，也有各種各樣的研磨方法和評價標準。可是，表中沒有關於電路板的記載。比較接近的是「底層面處理」，其評價標準是「清潔性」。當然，在電路板製造流程的清潔性也是重要的品質項目。除此以外，還有許多電路板不可或缺的特有的項目。表⒈記載的研磨全部是「同質材料的平面研磨」，而電路板的研磨則是金屬與樹脂混合的異質材料，即上述A~D所列舉例子。

表1.研磨的目的與用途

3.研磨術語

表2是研磨有關的主要術語及其簡單的說明。「打磨」的術語相當通常的「拋光」，但是，在電路板製造流程不是研磨鏡面，而是加工最適宜的表面粗糙度，根據此意思使用「表面處理」的術語。表面粗糙度是指周期比較短的凹凸，用數值Ra、Rz來表示，而周期比較長的表面起伏則稱為表面波紋。

表2.研磨的術語

1、表面粗糙度Ra、Rz: 表示板件表面粗糙度的參數。Ra是以算術平均粗糙度來計算粗糙度曲線的平均值。Rz是粗糙度的峰值10個部位的平均值（現行的JIS用RzJIS表示）。

2、氈（buff）：將參入研磨材料的非織布加工成圓筒形狀的研磨夾具。

3、電解研磨：在板件與對極之間接通直流電流的研磨，對板件的凹凸面進行平滑的加工。

4、拋光（polishing）：用磨料與軟質墊進行的鏡面加工。

5、CMP化學機械拋光（Chemical mechanical polishing）：利用研磨材料自身的化學作用或者研磨液中的化學成分增大機械性研磨的效果，獲得極其平滑研磨面的技術，用於半導體晶片的研磨。

6、磨料（abrasive）、火山灰(pumice)：削削、磨削所使用的硬性粒狀的粉末。火山灰是輕石，搗碎後成為磨料，一般都稱為磨料。

7、去毛刺（deburring）:毛刺（burr）是鉆孔、鑿槽（開槽、絞孔）等機械加工後，在孔的外周或者外形邊緣突出的絕緣基板或者銅箔的細微凸起，去除這個凸起的研磨就叫做去毛刺。

8、表面處理（surface   cleaning and conditioning）：在電路板製造流程的貼幹膜前、電鍍前、蝕刻前等利用機械或者化學方法清洗板件表面，為後續的良好處理提供適度的粗糙表面的加工。表面處理有機械方法與化學方法。

9、氈輪研磨：是機械表面處理方法之一，旋轉氈磨輪同時的濕式進行研磨。

10、修整：把變形或者變質的氈輪放在鋪有金剛石磨料的板上進行研磨修復。

11、擺動機構：在氈輪研磨的過程讓輥輪左右擺動，提高研磨面的加工效果的機構。

12、磨刷：是機械表面處理的方法之一，散布磨料的同時由刷子進行研磨。

13、噴砂磨刷：是機械表面處理的方法之一，噴射含有磨料的水流的同時進行研磨。

14、化學表面處理、化學清洗（chemical cleaning）：利用硫酸或者雙氧水甚至硫酸（蝕刻液的一種）進行表面處理的方法。

來源：第549期《印製電路信息》（10月26日出版）