PCB-borrning vs laserborrning: Vad är skillnaden och när ska man använda respektive metod?

Borrning är ett av de mest kritiska stegen i Tillverkning av kretskort. Varje via, komponenthål och anslutning mellan skikten är beroende av borrningens noggrannhet och tillförlitlighet.

I takt med att mönsterkortskonstruktionerna blir allt tätare ställs många ingenjörer inför samma fråga:

Ska jag använda mekanisk borrning eller laserborrning?

Svaret beror på hålstorlek, lagerstruktur, kostnadsmål och applikationskrav. Den här artikeln förklarar hur båda borrmetoderna fungerar, deras skillnader och hur tillverkare som TOPFAST avgöra vilken process som är lämplig.

Vad är mekanisk PCB-borrning?

Användningsområden för mekanisk borrning roterande borrkronor för att skapa hål genom kretskortsstacken.

Hur mekanisk borrning fungerar

• CNC-styrda borrmaskiner
• Borrkronor av volframkarbid
• Lämplig för genomgående hål och större vior

Mekanisk borrning är den vanligaste och mest kostnadseffektiva borrningsmetoden vid tillverkning av mönsterkort.

Typiska egenskaper hos mekanisk borrning

• Minsta hålstorlek: ~0,15-0,20 mm (beroende på tjocklek)
• Lämplig för vior genom hål
• Stabilt och skalbart för massproduktion

Hos TOPFAST används mekanisk borrning för de flesta standardkonstruktioner av styva mönsterkort.

Vad är PCB-laserborrning?

Vid laserborrning används en fokuserad laserstråle för att avlägsna material och skapa mycket små hål.

Hur laserborrning fungerar

• Laserpulser med hög energi
• Ingen fysisk kontakt
• Extremt exakt materialavverkning

Laserborrning används främst för mikrovias i HDI-kretskort.

Typiska egenskaper för laserborrning

• Hålstorlek: så liten som 0,05-0,10 mm
• Används för blinda vior
• Begränsat borrdjup (vanligtvis ett lager i taget)

Laserborrning möjliggör sammankopplingar med hög densitet som mekanisk borrning inte kan åstadkomma.

De viktigaste skillnaderna mellan mekanisk borrning och laserborrning

Kapacitet för hålstorlek

• Mekanisk borrning: begränsas av borrkronans styrka
• Laserborrning: möjliggör ultrasmå mikrosprickor

Via typ av stöd

Begränsningar av bildförhållande

• Mekanisk borrning: begränsas av håldiameter kontra kartongtjocklek
• Laserborrning: litet djup, lågt bildförhållande

Begränsningar av aspektförhållandet är en viktig faktor vid val av borrmetod.

Kostnadsjämförelse

• Mekanisk borrning: lägre kostnad
• Laserborrning: högre kostnad på grund av utrustning, bearbetningstid och avkastningskontroll

Laserborrning bör användas endast när designkraven motiverar kostnaden.

När mekanisk borrning är det bästa valet

Mekanisk borrning är idealisk när:

• Hålstorlekar är ≥ 0,20 mm
• Vior genom hål är acceptabla
• Kostnadseffektivitet är avgörande
• Konstruktionen kräver inte HDI-dirigering

För de flesta industri-, konsument- och kraftelektronikprodukter är mekanisk borrning fortfarande den optimala lösningen.

När laserborrning är nödvändig

Laserborrning blir nödvändigt när:

• Mikrovias krävs
• HDI PCB-arkitektur används
• Routingdensiteten är extremt hög
• Kortstorlek eller antal lager måste minimeras

Vanliga användningsområden är:

• Smartphones
• Bärbara produkter
• Höghastighetskommunikationsenheter

Utmaningar vid tillverkning av laserborrning

Ur ett tillverkarperspektiv introducerar laserborrning:

• Högre processkomplexitet
• Strängare krav på materialkompatibilitet
• Ökad inspektionsinsats
• Lägre avkastningskänslighet

Hos TOPFAST utvärderas laserborrning noggrant för att säkerställa att den levererar verkligt funktionellt värdeinte bara en designnyhet.

Designtips för att optimera borrkostnaden

Konstruktörer kan minska borrningskostnaden genom att:

• Undvikande av onödiga mikrovias
• Standardisering av hålstorlekar
• Minska det totala antalet borrar
• Använd genomgående hål där så är möjligt
• Anpassning av via-strukturen till tillverkningskapaciteten

Tidig DFM-granskning avslöjar ofta möjligheter att ersätta laserborrade vior med mekaniska alternativ.

Hur valet av borrning påverkar kretskortets tillförlitlighet

• Dålig borrkvalitet kan orsaka sprickbildning via
• Inkonsekventa hålväggar påverkar pläteringens tillförlitlighet
• Vior med högt aspektförhållande ökar risken för termisk stress

Mekanisk borrning ger i allmänhet starkare genom tillförlitlighet för tjockare skivor, medan laserborrning stöder densitet men kräver noggrann processkontroll.

Tillverkarens perspektiv: Hur TOPFAST väljer borrmetoder

På TOPFAST baseras valet av borrmetod på:

• Elektriska krav
• Strukturell tillförlitlighet
• Stabilitet i avkastningen
• Total tillverkningskostnad

I stället för att använda avancerade processer som standard fokuserar TOPFAST på tillverkningseffektiva lösningar som uppfyller prestandabehoven utan onödiga kostnader.

Slutsats

Mekanisk borrning och laserborrning spelar båda en viktig roll i modern mönsterkortstillverkning.

• Erbjudanden om mekanisk borrning kostnadseffektivitet, skalbarhet och tillförlitlighet
• Laserborrning möjliggör design med hög densitet och mikrovias

Genom att förstå styrkorna och begränsningarna med varje metod kan konstruktörerna fatta välgrundade beslut som balanserar prestanda, tillförlitlighet och kostnad.

Med tillverkningsdriven vägledning, TOPFAST hjälper kunderna att välja rätt borrteknik för varje mönsterkortsapplikation.

Relaterad läsning

Tillverkningsprocessen för mönsterkort förklaras steg för steg

Tillverkning av inre lager förklarat: Grunden för PCB-tillverkning

Vanliga frågor om mekanisk borrning vs laserborrning