1. Panoramica sulla tecnologia di foratura dei PCB
La perforazione è il processo più costoso e dispendioso in termini di tempo in Produzione di PCB, dove anche errori minimi possono comportare la completa rottamazione della scheda. Essendo alla base dei fori passanti e delle connessioni tra strati, la qualità della foratura determina direttamente l'affidabilità e le prestazioni del circuito stampato.
Confronto tra due principali tecnologie di perforazione
| Tipo di tecnologia | Gamma di precisione | Scenari d’applicazione | Vantaggi/svantaggi | Analisi dei costi |
|---|
| Perforazione meccanica | ≥6 mil (0,006″) | PCB convenzionale, materiali FR4 | Basso costo, funzionamento semplice, ma le punte si consumano facilmente | Basso investimento in attrezzature ma frequente sostituzione delle punte |
| Foratura laser | ≥2 mil (0,002″) | Schede HDI, materiali ad alta densità | Alta precisione, senza contatto, ma costo elevato delle attrezzature | Investimento iniziale elevato ma manutenzione a lungo termine ridotta |
Analisi dei dettagli tecnici
Limiti della perforazione meccanica
- Durata della punta: ~800 colpi per materiali FR4, solo 200 per materiali ad alta densità
- Limitazione dell'apertura: minimo 6 mil, difficile soddisfare i requisiti di alta densità
- Avviso di rischio: l'usura dei bit causa uno scostamento della posizione dei fori, con conseguente rottura della scheda.
Vantaggi della foratura laser
- Lavorazione senza contatto: evita l'usura degli utensili e lo stress del materiale
- Controllo della profondità: controllo preciso della profondità dei fori ciechi e interrati
- Ambito di applicazione: scelta ottimale per microfori e fori con elevato rapporto di aspetto
2. Flusso del processo di foratura dei PCB
Processo di perforazione standard
- Preparazione del laminato: Caricare le tavole laminate sulla trapano
- Aggiunta di uno strato protettivo:
- Pannelli di uscita del materiale: Ridurre la formazione di bave
- Rivestimento in foglio di alluminio: dissipa il calore, impedisce la formazione di sbavature
- Esecuzione della perforazione: Le attrezzature CNC eseguono forature in base alle coordinate preimpostate.
- Post-elaborazione:
- Trattamento di sbavatura
- Trattamento di pulizia
- Processo di smacchiatura
Parametri geometrici della punta da trapano
- Angolo del punto: Standard 130°
- Angolo dell'elica: 30°-35°
- Materiali per punte: Acciaio rapido (HSS) o carburo di tungsteno (WC)
3. Controllo dei parametri chiave nella foratura dei PCB
1. Rapporto d'aspetto
Definizione: Indicatore dell'effettiva capacità di placcatura dei fori passanti
Formula di calcolo: AR = Spessore del pannello / Diametro della punta
Standard di settore:
- Rapporto di aspetto del foro passante: 10:1
- Rapporto di aspetto microvia: 0,75:1
- Foratura minima per schede con spessore di 62 mil: 6 mil
2.Distanza tra trapano e rame
Importanza: Distanza planare tra il bordo della punta e gli elementi in rame
Valore tipico: Circa 8 milioni
Formula di calcolo: Distanza minima = Larghezza dell'anello anulare + Distanza dalla maschera di saldatura
4. Classificazione e specifiche della foratura dei PCB
Placcato Foro passante (PTH) Specifiche tecniche
- Dimensione finale del foro (minima): 0,006″
- Dimensione dell'anello anulare (minimo): 0,004″
- Distanza da bordo a bordo (minima): 0,009″
Specifiche dei fori passanti non placcati (NPTH)
- Dimensione finale del foro (minima): 0,006″
- Distanza da bordo a bordo (minima): 0,005″
5. Problemi comuni nella perforazione e relative soluzioni
Analisi dei problemi relativi alla qualità della perforazione
| Tipo di problema | Cause | Conseguenze | Soluzioni |
|---|
| Deviazione della posizione del foro | Usura dei bit, precisione insufficiente dell'attrezzatura | Tangenza o frattura dell'anello anulare | Utilizzare sistemi di posizionamento ottico |
| Pareti del foro irregolari | Parametri non corretti, scarsa rimozione dei trucioli | Placcatura irregolare, pori | Ottimizzare la velocità e il passo di avanzamento |
| Sbavatura della resina | Temperatura di perforazione eccessiva | Conducibilità ridotta | Processo chimico di rimozione delle sbavature |
| Problemi relativi alle sbavature | Materiali di uscita non idonei | Rischio di cortocircuito del circuito | Trattamento di sbavatura meccanica |
| Intestazione chiodo | Piegatura dello strato interno in lamina di rame | Placcatura irregolare | Regolare i parametri della punta del trapano |
| Delaminazione | Sollecitazione eccessiva dovuta alla perforazione | Separazione degli strati | Adottare la tecnologia di perforazione laser |
Soluzioni professionali
- Rimozione chimica della resina fusa
- Migliora la conduttività dei fori passanti
- Rimozione meccanica delle sporgenze di rame
- Rimuovere i detriti dal foro interno
- Prevenzione della delaminazione
- Tecnologia di foratura laser
- Ottimizzare i parametri di perforazione
6. Tecniche pratiche di foratura dei circuiti stampati
1. Tecnologia Pilot Hole
- Scopo: Prevenire il “walking” dei bit
- Metodi: Preforatura con punte piccole o trapani
- Precauzioni: Una punta da 0,2 mm può estrarre 4 teste di foro contemporaneamente.
2. Guida alla scelta delle punte da trapano
- Punte per calibri metallici: fili con diametro compreso tra 0,8 e 1,0 mm
- Piccoli pezzi: apertura 0,7-2,0 mm
- Punte medie: apertura 2,0-10,0 mm
- Punte grandi: apertura ≥5,0 mm
3. Nozioni fondamentali sull'impostazione dei parametri
- Controllo della velocità:
- Foratura meccanica: 10.000-30.000 giri/min
- Foratura laser: regolare la potenza in base al materiale
- Velocità di avanzamento:
- Schede FR4: 50-200 mm/minuto
- Substrati ceramici: ridurre opportunamente la velocità
4. Raccomandazioni sull'uso delle attrezzature
- Vantaggi della perforatrice: precisione 4 volte superiore
- Elementi essenziali dell'operazione:
- Assicurarsi che l'angolo della punta sia corretto
- Controllo della pressione applicata
- Indossare occhiali di sicurezza
5. Tecniche di post-elaborazione
- Requisiti di pulizia: Utilizzare spazzole e solventi per rimuovere i trucioli metallici.
- Rivestimento saldante: Assicurarsi che la saldatura aderisca correttamente.
- Controllo qualità: Verificare che non vi siano residui di detriti
7. Tecniche di verifica della perforazione DFM
Suggerimenti per l'ottimizzazione del design
- Controllo delle proporzioni: Ridurre al minimo per ridurre l'usura dei bit
- Unificazione delle dimensioni dei bit: Ridurre le diverse dimensioni dei bit, abbreviare i tempi di foratura
- Definizione del tipo di trapano trasparente: Distinguere tra PTH e NPTH
- Verifica dei file: Controllare i file di perforazione con le dimensioni di stampa di fabbrica
- Trattamento dei piccoli fori: Lavorazione di fori chiusi <0,006 pollici
Standard di controllo della tolleranza
- PTH tolleranza: ±0,002 pollici
- paratormone: ±0,001 pollici
- Requisiti speciali: Tolleranza dei fori di posizionamento SMT ad alta precisione fino a ±0,025 mm
Misure di ottimizzazione dei processi
- Caratteristiche Contorno esterno: Ridurre le dimensioni per soddisfare il rapporto di aspetto minimo
- Trattamento dei fori mancanti: Contrassegnare chiaramente le posizioni delle punte NPTH nei disegni di produzione.
- Aggiunta di saldatura: Rivestimento tempestivo con saldatura dopo la foratura
8. Ottimizzazione della precisione di posizionamento della foratura dei PCB
Fattori che influenzano la precisione
- Fattori relativi alle attrezzature: Precisione del mandrino, stabilità dell'attrezzatura
- Parametri di processo: Velocità, velocità di avanzamento, metodi di raffreddamento
- Fattori materiali: Materiale del pannello, altezza della pila
- Fattori ambientali: Temperatura, umidità, planarità del piano di lavoro
Tecnologie di miglioramento della precisione
- Ottimizzazione delle attrezzature
- Trapani CNC ad alta precisione (precisione di posizionamento ±0,005 mm)
- Sistemi automatici di regolazione utensili
- Sistemi di compensazione online
- Tecnologie di posizionamento
- Sistemi di posizionamento ottico (allineamento a livello micrometrico)
- Perni di posizionamento meccanici
- Dispositivi di adsorbimento sottovuoto
- Applicazioni tecnologiche avanzate
- Tecnologia di foratura laser
- Sistemi di posizionamento visivo CCD (precisione ±0,01 mm)
- Attrezzatura di perforazione intelligente con intelligenza artificiale
Raccomandazioni sulle migliori pratiche
- Manutenzione delle attrezzature: Calibrazione regolare, sostituzione dei componenti usurati
- Movimentazione dei materiali: Garantire la planarità della superficie, controllare la temperatura e l'umidità.
- Controllo del processo: Stabilire standard rigorosi, implementare l'ispezione del primo articolo
sintesi
La foratura dei PCB è un processo critico nella produzione dei circuiti stampati, che richiede una valutazione completa delle capacità delle attrezzature, delle caratteristiche dei materiali, dei parametri di processo e dei requisiti di progettazione. Ottimizzando la tecnologia di foratura, controllando rigorosamente i parametri di processo e affrontando tempestivamente i problemi più comuni, è possibile migliorare significativamente la qualità della foratura e l'efficienza produttiva. Nelle applicazioni pratiche, si raccomanda di selezionare la soluzione di foratura più adatta in base alle caratteristiche specifiche del prodotto e alle condizioni di produzione, e di istituire un sistema completo di monitoraggio della qualità per garantire l'affidabilità dei circuiti stampati e il tasso di rendimento.