鑽孔在印刷電路板的
流程
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中為重要制程之一。鑽
孔品質的好坏對后制程有相當的影響,因而鑽孔的
品質控制非常重要,在多層板和雙面板的生產過程
中對鑽孔工序有下述三方面的要求:
• 1. 孔位准确
• 2. 孔內質量好
• 3. 生產效率高
• 要達到上述要求就要對鑽孔的原理及其影響
因素有較深入全面的了解.
一一般鑽孔原理
• 鑽孔屬于切削行為的一种,因此原理与一般切削
大致相同,一般而言,有兩個運算公式在鑽孔上
廣泛的被運用到:
•
• 1.
• 2.
D
12M.F.SR.P.M ×π
×
=
chiploadM.P.RM.P.I ×=
上式中各名稱的意義如下:
• R.P.M=鑽針旋轉速度, 轉/分, 即每分鐘有几轉(revolution Per
Minute)
• S.F.M=表面切削速度, 呎/分,即每分鐘鑽針上的刀口在板子表面上
切削距离活長度(Surface Feet Per Minute).
• D: 鑽頭直徑(Diameter).
• I.P.M:進刀速,吋/分,每分鐘進刀深度有多少吋(Inch per Minute)
• Chip load :進刀量,mil/轉 每轉一周進刀深度有多少mil.
•
其中公式R.P.M=S.F.M×12/(π×D)的來源如下:
• A,B与C,D為刃唇(cutting lip),當A點旋轉一周時,其所切削的
直線距离為圓周的周長,即2πr= πD。所以,在板子的表面切削距
离= 2πr= πD。S.F.M之單位為呎/分,
• 1呎=12吋,
• 因此
• S.F.M=R.P.M×2 πr/12=R.P.M× πD/12
D
B
C
A
在鑽孔作業中,轉速与進刀速的搭配對孔壁品質有決定的因素,甚
至影響到鑽頭的使用壽命与鑽軸spindle的使用壽命,因此,選擇一
個轉速与進刀速的最佳搭配條件非常重要。其搭配是否恰當可由以
下狀況簡單判斷:
• 一般而言,從孔壁的切片情況可約略看出轉速与進刀速搭配的好
坏,倘若二者搭配不好,則孔壁會產生孔壁粗糙(roughness),膠渣
(smear),毛頭(burr),釘頭(nailhead).
• 若無切片設備可從R.P.M及chipload條件概略判斷鑽孔時的溫度的
升降情況,一般, R.P.M增加時所增加的動能會使鑽孔中与孔壁
所摩擦
產生的熱也隨之增加,又當chipload降低時也因 鑽頭停留在孔
壁中的時間增長,使得摩擦增多, 造成勣熱增多(勣熱是形成膠渣
的主要因素)。
• 由鑽頭磨耗情況判斷,若鑽尖web之實体部分有過分磨耗時,就
表示所用之chipload太高了;若發現鑽頭刃唇(cutting lip) 過分磨
耗則R.P.M太高。
二、鑽孔的六大要素:
• 鑽床:鑽床要求具有高穩定性,高可靠性,高速度和高精度,一
般采用大理石床身,每個Z軸單獨驅動,采用CNC控制系統等。
• 鑽頭:一般采用硬質合金即以碳化鎢粉末為基体以鈷粉作為粘結
劑經過加壓燒結而成,通常含碳化鎢94%,含鈷4%。其硬度和強
度与碳化鎢与鈷的配比有關亦与粉末的顆粒有關。
• 工藝參數;加工方法与切削條件,切削速度及轉速,進給,待加
工板的層數与每疊板的塊數
• 上、下墊板:上墊板要求有一定的硬度防止鑽孔時表面毛刺,導
熱系數大能迅速帶走鑽孔時產生的熱量一般采用鋁箔酚醛紙膠板
和環氧玻璃布板;下墊板要求硬度合适樹脂含量或其他雜質成分
含量少,固化程度好,平整度好不變形不吸水有利于鑽頭散熱一
般采用酚醛紙膠板和環氧玻璃布板,PVC板,纖維板和鋁板。
• 加工板材
• 加工環境
三、鑽孔常出現的問題
• 孔位不正不准
• 鑽頭搖擺晃動,蓋板(Entry material)不正确,基板中玻璃布玻
璃絲太粗,鑽后材料變形使孔移,定位工具系統不良,程式帶不
正确或損毀
• 孔俓有問題
• 用錯鑽頭,鑽頭損毀,鑽頭重磨次數太多造成退槽屑(flute)長
度不夠,主軸(spindle) 損耗
• 膠渣(smear)太多
• 進刀及轉速不對,鑽頭面在孔中時間太長,底材尚未徹底乾固,
鑽頭之擊數(hits)使用太多,鑽頭重磨次數太多,以致退槽屑長度
不夠,蓋板及墊板有問題。
• 孔中有纖維突出
• 鑽頭退速太慢,鑽頭受損,鑽頭有問題。,
• 內層銅箔出現釘頭
• 切屑量(chip load) 不正确,鑽頭受損,主軸速率不正确,發生熱
机械應力,玻璃纖維組太粗,進刀率變化較大,進刀率太快,蓋板
及墊板不正确,固定鑽頭之真空度不足,鑽頭不利,板与板之間有
异物,鑽孔條件不對,切屑量不正确,蓋板太薄使上層之板發生毛
頭!墊板不正确使孔朝下之孔口發生毛頭,孔中有毛頭擠住鑽頭,
固定鑽頭之真空度不夠,鑽頭之螺旋角度太小,板子疊放太多層,
靜電吸附,主軸有問題,鑽頭上之尖點偏心或鑽刃(lip)高度不對
四、微導通孔:
• 由于IC器件集成度和I/O數迅速提高,使元件組裝從通孔插裝技術
(THT)發展到表面安裝技術(SMT),目前正向高密度的裸芯安裝技
術(CMT)發展。因此,PCB的鍍通孔功能已由支撐(插接)和導電
兩大功能轉變為一個導電功能了。即由全(鍍)通孔變為導通孔了。
由于PCB的導通孔僅起導電(電气連接)特性作用,所以導通孔直
徑盡量的小。正因如此,在短短几年里PCB的孔徑由.8mm左右
迅速減小到≦0.30mm。因而高厚俓比微小孔的加工技術成為近
几年PCB工業生產中的一個非常突出的問題,其加工技術有如下
几种:
• 1、机械鑽孔。
• 要用机械鑽微小孔(≦f0.30mm)要求有高質量的數控鑽床(高轉
速高穩定性等)和高質量的微小鑽頭,并在最佳鑽孔參數下完成鑽
孔。一般鑽頭要求抗剪強度很高,采用增加WC中的Co的含量(一
般≧8%),控制WC的粒度(≦1mm)的方法。鑽微小孔時要有一定
的線切削速度,線切削速度=2π(鑽頭直徑×鑽頭轉速),因而鑽微
小孔時要求有較高的轉速。
• 2、光致法制造微孔技術。
• 在制成芯板后,印刷或涂覆一層(50~80mm厚度)感光介質材料
(類似于液態感光阻焊油墨)或者貼壓感光干膜,然后利用底片對位
進行曝光、顯影形成微孔,接著進行孔化電鍍(或直接電鍍等),最
后經圖形轉移而成高密度互連的微孔。這些感光介質材料厚度一
般為50~80mm,它應是高Tg和低εr的介質。很顯然,這類高密度
互連微孔的可靠性主要是:對位度、顯影的徹底性、孔化電鍍的
均勻性与結合力。
• 3、等离子体法制造微孔技術。
• 這也是在制造成芯板之后,層壓上一層涂樹脂銅箔,經圖形轉
移形成蝕刻窗口,接著進行各向异性(也有采用各向同性,但效果
差)等离子体蝕刻,再經孔化電鍍和圖形轉移形成高密度的微孔。
這類孔的可靠性取決于微孔蝕刻形狀与徹底性以及鍍層均勻性和
結合力。
• 4、激光法制造微孔技術。
• 在制成芯板上層壓上一層涂樹脂銅箔或各种介質材料。然后
采用CO2激光或UV-YAG激光形成微孔。由于CO2激光需有蝕窗
口來加工,而CO2波長很長(9.6mms或更長,屬紅外線),因而易
產生燒焦形成底部連接盤上殘留物,所以必須
嚴格進行去鑽污處理才能保証微孔互連好的可靠性。UV-YAG激光波
長很短(0.355µm,屬紫外線范疇),其蝕刻原理主要是斷鍵,形成
粉粒逸去,不會燒傷底部連接盤和燒焦沾污等,因此UV-YAG激光
加工微孔是目前較理想的方法。
幻灯片编号 1
鑽孔在印刷電路板的流程中為重要制程之一。鑽孔品質的好坏對后制程有相當的影響,因而鑽孔的品質控制非常重要,在多層板和雙面板的生產過程中對鑽孔工序有下述三方面的要求:
一一般鑽孔原理
上式中各名稱的意義如下:
其中公式R.P.M=S.F.M×12/(×D)的來源如下:
在鑽孔作業中,轉速与進刀速的搭配對孔壁品質有決定的因素,甚至影響到鑽頭的使用壽命与鑽軸spindle的使用壽命,因此,選擇一個轉速与進刀速的最佳搭配條件非常重要。其搭配是否恰當可由以下狀況簡單判斷:
產生的熱也隨之增加,又當chipload降低時也因 鑽頭停留在孔壁中的時間增長,使得摩擦增多, 造成勣熱增多(勣熱是形成膠渣的主要因素)。
二、鑽孔的六大要素:
幻灯片编号 9
三、鑽孔常出現的問題
幻灯片编号 11
四、微導通孔:
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16