PCB-poraustekniikat

1. PCB-poraustekniikan yleiskatsaus

Poraus on kallein ja aikaa vievin prosessi PCB-valmistus, jossa pienetkin virheet voivat johtaa piirilevyn täydelliseen hylkäämiseen. Läpivientireikien ja kerrosten välisten liitäntöjen perustana porauksen laatu määrää suoraan piirilevyn luotettavuuden ja suorituskyvyn.

Kahden tärkeimmän poraustekniikan vertailu

Tekniset yksityiskohdat Analyysi

Mekaanisen porauksen rajoitukset

• Poranterän käyttöikä: ~800 iskua FR4-materiaaleille, vain 200 iskua tiheille materiaaleille
• Aukon rajoitus: vähintään 6 mil, vaikea täyttää tiheysvaatimukset
• Riskivaroitus: Bittien kuluminen aiheuttaa reiän sijainnin poikkeaman, mikä johtaa levyn hylkäämiseen.

Laserporauksen edut

• Kosketukseton käsittely: Välttää työkalujen kulumisen ja materiaalin rasituksen
• Syvyyden säätö: Tarkan säätö verhojen ja upotettujen läpivientien syvyydelle
• Soveltamisala: Optimaalinen valinta mikroviivoille ja korkean kuvasuhteen rei'ille

2. PCB-porausprosessin kulku

Vakioporausprosessi

1. Laminaatin valmistelu: Lataa laminoidut levyt porakoneeseen.
2. Suojakerroksen lisääminen:

• Poistumismateriaalipaneelit: Vähentävät purseiden muodostumista
• Alumiinifoliopäällyste: Hajottaa lämpöä, estää sisäänpääsyn

1. Porauksen suorittaminen: CNC-laitteet poraavat ennalta asetettujen koordinaattien mukaisesti
2. Jälkikäsittely:

• Purseenpoistokäsittely
• Puhdistuskäsittely
• Desmearing-prosessi

Poranterän geometriset parametrit

• Kärkikulma: Vakio 130°
• Kierteen kulma: 30°–35°
• Bittimateriaalit: Nopea teräs (HSS) tai volframikarbidi (WC)

3. PCB-porauksen avainparametrien hallinta

1. Kuvasuhde

Määritelmä: Tehokkaan läpivientireiän pinnoituskyvyn indikaattori
Laskukaava: AR = Levyn paksuus / Poran halkaisija

Alan standardit:

• Läpivientireiän kuvasuhde: 10:1
• Mikroviivan kuvasuhde: 0,75:1
• Vähimmäisporaus 62 milin levyn paksuudelle: 6 milia

2.Porauksen ja kuparin välinen etäisyys

Tärkeys: Poran reunan ja kuparisten osien välinen tasomainen välys
Tyypillinen arvo: Noin 8 miljoonaa
Laskukaava: Vähimmäisvälys = rengasmaisen renkaan leveys + juotosmaskin padon välys

4. PCB-porauksen luokitus ja tekniset tiedot

Pinnoitettu Läpivientireikä (PTH) Tekniset tiedot

• Valmiin reiän koko (vähimmäis): 0,006″
• Renkaan rengaskoko (vähimmäis): 0,004″
• Reunan ja reunan välinen välys (vähimmäisvälys): 0,009″

Ei-pinnoitetun läpivientireiän (NPTH) tekniset tiedot

• Valmiin reiän koko (vähimmäis): 0,006″
• Reunan ja reunan välinen välys (vähimmäisvälys): 0,005″

5. Yleisiä porausongelmia ja ratkaisuja

Porauksen laadun ongelmien analysointi

Ammattimaiset ratkaisut

• Desmearing-prosessi

• Sulaneen hartsin kemiallinen poisto
• Paranna läpivientireiän johtavuutta

• Purseenpoistoprosessi

• Kuparin ulkonemien mekaaninen poisto
• Poista sisäisen reiän roskat

• Delaminaation ehkäisy

• Laserporaustekniikka
• Optimoi porausparametrit

6. Käytännön PCB-poraustekniikat

1. Pilottireiän tekniikka

• Käyttötarkoitus: Estä bittien "kävely"
• Menetelmät: Esiporaus pienillä poranterillä tai porakoneilla
• Varotoimet: 0,2 mm:n terä voi vetää neljä reikää kerralla.

2. Poranterän valintaopas

• Lankamittapalat: halkaisijaltaan 0,8–1,0 mm:n langat
• Pienet palaset: 0,7–2,0 mm:n aukko
• Keskikokoiset terät: 2,0–10,0 mm aukko
• Suuret palat: ≥5,0 mm aukko

3. Parametrien asetusten perusteet

• Nopeuden säätö:
• Mekaaninen poraus: 10 000–30 000 kierrosta minuutissa
• Laserporaus: Säädä teho materiaalin mukaan
• Syöttönopeus:
• FR4-levyt: 50–200 mm/minuutti
• Keraamiset alustat: Vähennä nopeutta asianmukaisesti

4. Laitteiden käyttöä koskevat suositukset

• Porakoneen edut: 4 kertaa suurempi tarkkuus
• Toiminnan perusteet:
• Varmista terän kulman sopivuus
• Säädä painetta
• Käytä suojalaseja

5. Jälkikäsittelytekniikat

• Puhdistusvaatimukset: Poista metallilastut harjalla ja liuottimella.
• Juotospinnoite: Varmista juotteen asianmukainen tarttuvuus
• Laadun tarkastus: Varmista, ettei jäänteitä ole jäljellä.

7. DFM-porauksen varmennustekniikat

Suunnittelun optimointiehdotukset

1. Kuvasuhteen säätö: Minimoi kulumisen vähentämiseksi
2. Bittikoon yhtenäistäminen: Pienennä eri bittikokoja, lyhennä porausaikaa
3. Selkeä poratyypin määritelmä: Erota PTH ja NPTH toisistaan
4. Tiedostojen tarkistus: Tarkista porausjäljet tehtaan tulostusmittojen kanssa.
5. Pienten reikien käsittely: Käsittele suljetut reiät, joiden koko on alle 0,006 tuumaa.

Toleranssin hallinnan standardit

• PTH-toleranssi: ±0,002 tuumaa
• NPTH-toleranssi: ±0,001 tuumaa
• Erityisvaatimukset: Erittäin tarkka SMT-paikannusreiän toleranssi jopa ±0,025 mm

Prosessin optimointitoimenpiteet

• Ominaisuudet Ulkopuolen ääriviivat: Pienennä kokoa, jotta se täyttää vähimmäiskuvasuhteen vaatimukset.
• Puuttuvan reiän hoito: Merkitse NPTH-porauskohdat selvästi valmistuspiirustuksiin.
• Juotoslisäys: Porauksen jälkeinen oikea-aikainen juotospinnoitus

8. PCB-porausasennon tarkkuuden optimointi

Tarkkuuteen vaikuttavat tekijät

• Laitteistotekijät: Karan tarkkuus, laitteiston vakaus
• Prosessin parametrit: Nopeus, syöttönopeus, jäähdytysmenetelmät
• Materiaalitekijät: Levymateriaali, pinoamiskorkeus
• Ympäristötekijät: Lämpötila, kosteus, työpöydän tasaisuus

Tarkkuuden parantamisteknologiat

• Laitteiden optimointi

• Tarkat CNC-porakoneet (paikannustarkkuus ±0,005 mm)
• Automaattiset työkalun asetusjärjestelmät
• Verkkopohjaiset korvausjärjestelmät

• Paikannusteknologiat

• Optiset paikannusjärjestelmät (mikronitason kohdistus)
• Mekaaniset paikannustapit
• Tyhjiöadsorptiolaitteet

• Kehittyneet teknologiasovellukset

• Laserporaustekniikka
• CCD-visuaaliset paikannusjärjestelmät (tarkkuus ±0,01 mm)
• Älykäs porauslaite

Parhaiden käytäntöjen suositukset

• Laitteiden huolto: Säännöllinen kalibrointi, kuluneiden osien vaihto
• Materiaalinkäsittely: Varmista pinnan tasaisuus, säädä lämpötila ja kosteus
• Prosessin valvonta: Aseta tiukat standardit, ota käyttöön ensimmäisen tuotteen tarkastus

Yhteenveto

PCB-poraus on kriittinen prosessi piirilevyjen valmistuksessa, joka edellyttää laitteiden ominaisuuksien, materiaalien ominaisuuksien, prosessiparametrien ja suunnitteluvaatimusten kattavaa huomioon ottamista. Optimoimalla poraustekniikkaa, valvomalla tiukasti prosessiparametrejä ja käsittelemällä yleisiä ongelmia nopeasti, porauksen laatua ja tuotannon tehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi. Käytännön sovelluksissa on suositeltavaa valita sopivin porausratkaisu tuotteen ominaisuuksien ja tuotanto-olosuhteiden perusteella ja luoda kattava laadunvalvontajärjestelmä piirilevyjen luotettavuuden ja tuotantotehokkuuden varmistamiseksi.