PCB-Bohrtechniken

1. Überblick über die PCB-Bohrtechnologie

Das Bohren ist der teuerste und zeitaufwendigste Prozess in PCB-Herstellung, wo selbst kleinste Fehler zur vollständigen Verschrottung der Platine führen können. Als Grundlage für Durchgangsbohrungen und Zwischenlagenverbindungen bestimmt die Bohrqualität direkt die Zuverlässigkeit und Leistung der Leiterplatte.

Vergleich zweier wichtiger Bohrtechnologien

Technische Details Analyse

Mechanische Bohrbeschränkungen

• Lebensdauer der Bohrerspitze: ~800 Bohrungen bei FR4-Materialien, nur 200 bei Materialien mit hoher Dichte
• Blendenbegrenzung: Mindestens 6 mil, hohe Dichteanforderungen schwer zu erfüllen
• Risikowarnung: Bitverschleiß verursacht Abweichungen der Lochposition, was zur Verschrottung der Platine führt.

Vorteile des Laserbohrens

• Berührungslose Bearbeitung: Vermeidet Werkzeugverschleiß und Materialbelastung
• Tiefensteuerung: Präzise Steuerung der Tiefe von Blind- und Blindleitschnitten
• Anwendungsbereich: Optimale Wahl für Microvias und Bohrungen mit hohem Aspektverhältnis

2. Ablauf des PCB-Bohrprozesses

Standard-Bohrverfahren

1. Laminatvorbereitung: Laminierte Platten auf die Bohrmaschine laden
2. Hinzufügen einer Schutzschicht:

• Auslaufmaterialplatten: Reduzieren Sie die Gratbildung
• Aluminiumfolienabdeckung: Leitet Wärme ab, verhindert das Eindringen von Graten

1. BohrdurchführungCNC-Bohrmaschinen bohren nach voreingestellten Koordinaten.
2. Nachbearbeitung:

• Entgratungsbehandlung
• Reinigungsbehandlung
• Entschmierungsprozess

Geometrische Parameter von Bohrern

• Spitzenwinkel: Standard 130°
• Helixwinkel: 30°–35°
• Bit-Materialien: Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Wolframkarbid (WC)

3. Steuerung der Schlüsselparameter beim Bohren von Leiterplatten

1. Seitenverhältnis

DefinitionIndikator für die effektive Durchkontaktierungsfähigkeit
BerechnungsformelAR = Plattenstärke / Bohrerdurchmesser

Industrie-Normen:

• Durchgangsloch-Seitenverhältnis: 10:1
• Seitenverhältnis der Mikrobohrung: 0,75:1
• Mindestbohrung für eine Leiterplattenstärke von 62 mil: 6 mil

2.Spielraum zwischen Bohrer und Kupfer

Bedeutung: Planarer Abstand zwischen Bohrkante und Kupferelementen
Typischer Wert: Ungefähr 8 Millionen
BerechnungsformelMindestabstand = Breite des Ringes + Abstand zum Lötmaskenrand

4. Klassifizierung und Spezifikationen für das Bohren von Leiterplatten

Beschichtet Durchgangsbohrung (PTH) Spezifikationen

• Fertige Lochgröße (Minimum): 0,006″
• Ringgröße (Minimum): 0,004″
• Spaltmaß von Kante zu Kante (Minimum): 0,009″

Spezifikationen für nicht plattierte Durchgangsbohrungen (NPTH)

• Fertige Lochgröße (Minimum): 0,006″
• Spaltmaß von Kante zu Kante (Minimum): 0,005″

5. Häufige Probleme beim Bohren und deren Lösungen

Analyse von Problemen bei der Bohrqualität

Professionelle Lösungen

• Entschmierungsprozess

• Chemische Entfernung von geschmolzenem Harz
• Verbesserung der Durchgangsleitfähigkeit

• Entgratungsprozess

• Mechanische Entfernung von Kupfervorsprüngen
• Interne Lochrückstände entfernen

• Delaminierungsprävention

• Laserbohrtechnik
• Optimieren Sie die Bohrparameter

6. Praktische Techniken zum Bohren von Leiterplatten

1. Pilotloch-Technologie

• Zweck: Verhindern Sie das „Wandern” von Bits.
• Methoden: Vorbohren mit kleinen Bohrern oder Bohrmaschinen
• VorsichtsmaßnahmenEin 0,2-mm-Bohrer kann 4 Lochköpfe gleichzeitig ziehen.

2. Leitfaden zur Auswahl von Bohrern

• Drahtmessbohrer: Drähte mit einem Durchmesser von 0,8–1,0 mm
• Kleine Stücke: 0,7–2,0 mm Blende
• Mittlere Bits: 2,0–10,0 mm Öffnung
• Große Bits: ≥5,0 mm Blende

3. Grundlagen der Parametereinstellung

• Geschwindigkeitsregelung:
• Mechanisches Bohren: 10.000–30.000 U/min
• Laserbohren: Leistung je nach Material anpassen
• Vorschubgeschwindigkeit:
• FR4-Platinen: 50–200 mm/Minute
• Keramiksubstrate: Geschwindigkeit entsprechend reduzieren

4. Empfehlungen zur Verwendung der Ausrüstung

• Vorteile der Bohrmaschine: 4-mal höhere Präzision
• Grundlagen der Bedienung:
• Sicherstellen, dass der Bitwinkel übereinstimmt
• Kontrolle des ausgeübten Drucks
• Tragen Sie eine Schutzbrille.

5. Nachbearbeitungstechniken

• ReinigungsanforderungenVerwenden Sie Bürsten und Lösungsmittel, um Metallspäne zu entfernen.
• Lötbeschichtung: Sicherstellen, dass das Lot richtig haftet
• Qualitätskontrolle: Sicherstellen, dass keine Rückstände vorhanden sind

7. DFM-Bohrungsüberprüfungstechniken

Vorschläge zur Designoptimierung

1. Seitenverhältnissteuerung: Minimieren, um den Verschleiß der Bits zu reduzieren
2. Bitgrößenvereinheitlichung: Reduzieren Sie unterschiedliche Bitgrößen, verkürzen Sie die Bohrzeit.
3. Definition des Typs „Clear Drill“Unterscheiden Sie zwischen PTH und NPTH.
4. Dateiüberprüfung: Bohrdateien mit den Druckabmessungen des Herstellers abgleichen
5. Behandlung kleiner Löcher: Bearbeiten Sie geschlossene Bohrungen mit einem Durchmesser von weniger als 0,006 Zoll.

Toleranzkontrollstandards

• PTH-Toleranz±0,002 Zoll
• NPTH-Toleranz±0,001 Zoll
• Besondere Anforderungen: Hochpräzise SMT-Positionierungstoleranz bis zu ±0,025 mm

Maßnahmen zur Prozessoptimierung

• Merkmale Außenkontur: Verringern Sie die Größe, um das Mindestseitenverhältnis zu erreichen.
• Behandlung fehlender Löcher: NPTH-Bohrpositionen in Fertigungszeichnungen deutlich kennzeichnen
• Lötzusatz: Rechtzeitige Lötbeschichtung nach dem Bohren

8. Optimierung der Positioniergenauigkeit beim Bohren von Leiterplatten

Präzisionsbeeinflussende Faktoren

• AusstattungsfaktorenSpindelgenauigkeit, Stabilität der Ausrüstung
• Prozess-ParameterGeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Kühlmethoden
• Wesentliche Faktoren: Plattenmaterial, Stapelhöhe
• Umweltfaktoren: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Ebenheit des Arbeitstisches

Technologien zur Präzisionsverbesserung

• Ausrüstungsoptimierung

• Hochpräzise CNC-Bohrmaschinen (Positioniergenauigkeit ±0,005 mm)
• Automatische Werkzeugeinstellsysteme
• Online-Vergütungssysteme

• Positionierungstechnologien

• Optische Positionierungssysteme (Ausrichtung im Mikrometerbereich)
• Mechanische Positionierungsstifte
• Vakuumadsorptionsvorrichtungen

• Anwendungen fortschrittlicher Technologien

• Laserbohrtechnik
• CCD-Bildverarbeitungs-Positioniersysteme (Genauigkeit ±0,01 mm)
• KI-gestützte intelligente Bohrausrüstung

Empfehlungen für bewährte Verfahren

• Wartung der Ausrüstung: Regelmäßige Kalibrierung, Austausch verschlissener Komponenten
• Materialtransport: Stellen Sie die Ebenheit der Oberfläche sicher, kontrollieren Sie Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
• Prozesskontrolle: Strenge Standards festlegen, Erstmusterprüfung durchführen

Zusammenfassung

Das Bohren von Leiterplatten ist ein kritischer Prozess bei der Herstellung von Leiterplatten, der eine umfassende Berücksichtigung der Gerätefähigkeiten, Materialeigenschaften, Prozessparameter und Designanforderungen erfordert. Durch die Optimierung der Bohrtechnologie, die strenge Kontrolle der Prozessparameter und die umgehende Behebung häufiger Probleme können die Bohrqualität und die Produktionseffizienz erheblich verbessert werden. In der Praxis wird empfohlen, die am besten geeignete Bohrlösung auf der Grundlage der spezifischen Produkteigenschaften und Produktionsbedingungen auszuwählen und ein vollständiges Qualitätsüberwachungssystem einzurichten, um die Zuverlässigkeit und Ausbeute der Leiterplatten sicherzustellen.