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Técnicas de perfuração de PCB

Técnicas de perfuração de PCB

1. Visão geral da tecnologia de perfuração de PCB

A perfuração é o processo mais caro e demorado em Fabrico de PCB, onde mesmo pequenos erros podem resultar na sucata completa da placa. Como base para orifícios de passagem e ligações entre camadas, a qualidade da perfuração determina diretamente a fiabilidade e o desempenho da placa de circuito.

Técnicas de perfuração de PCB

Comparação entre duas principais tecnologias de perfuração

Tipo de tecnologiaGama de precisãoCenários de aplicaçãoVantagens/DesvantagensAnálise de custos
Perfuração mecânica≥6 mil (0,006″)PCB convencional, materiais FR4Baixo custo, operação simples, mas as brocas desgastam-se facilmenteBaixo investimento em equipamento, mas substituição frequente de brocas
Perfuração a laser≥2 mil (0,002″)Placas HDI, materiais de alta densidadeAlta precisão, sem contacto, mas com elevado custo do equipamentoInvestimento inicial elevado, mas manutenção a longo prazo reduzida

Análise dos detalhes técnicos

Limitações da perfuração mecânica

  • Vida útil da broca: ~800 golpes para materiais FR4, apenas 200 para materiais de alta densidade
  • Limitação da abertura: Mínimo de 6 mil, difícil de atender aos requisitos de alta densidade
  • Aviso de risco: O desgaste da broca causa desvio na posição do furo, levando ao descarte da placa.

Vantagens da perfuração a laser

  • Processamento sem contacto: evita o desgaste da ferramenta e o desgaste do material
  • Controlo de profundidade: Controlo preciso da profundidade das vias cegas e enterradas
  • Âmbito de aplicação: Escolha ideal para microvias e orifícios com elevada relação de aspecto

2. Fluxo do processo de perfuração de PCB

Processo de perfuração padrão

  1. Preparação do laminado: Coloque as placas laminadas na máquina de perfuração
  2. Adição de camada protetora:
  • Painéis de saída de material: Reduzir a formação de rebarbas
  • Revestimento em folha de alumínio: Dissipa o calor, evita a entrada de rebarbas
  1. Execução da perfuração: Equipamento CNC perfura de acordo com coordenadas pré-definidas
  2. Pós-processamento:
  • Tratamento de rebarbação
  • Tratamento de limpeza
  • Processo de remoção de manchas

Parâmetros geométricos da broca

  • Ângulo do ponto: Padrão 130°
  • Ângulo da hélice: 30°-35°
  • Materiais de bits: Aço rápido (HSS) ou carboneto de tungsténio (WC)

3. Controlo dos parâmetros-chave na perfuração de PCB

1. Rácio de aspeto

Definição: Indicador da capacidade efetiva de galvanização de orifícios passantes
Fórmula de cálculo: AR = Espessura da placa / Diâmetro da broca

Normas do sector:

  • Proporção do orifício de passagem: 10:1
  • Proporção da microvia: 0,75:1
  • Perfuração mínima para placas com espessura de 62 mil: 6 mil

2.Folga entre a broca e o cobre

Importância: Folga plana entre a borda da broca e as características do cobre
Valor típico: Aproximadamente 8 mil
Fórmula de cálculo: Espaçamento mínimo = Largura do anel anular + Espaçamento da máscara de solda

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4. Classificação e especificações de perfuração de PCB

Chapeado Furo passante (PTH) Especificações

  • Tamanho final do furo (mínimo): 0,006″
  • Tamanho do anel anular (mínimo): 0,004″
  • Folga de ponta a ponta (mínima): 0,009″

Especificações de orifícios não revestidos (NPTH)

  • Tamanho final do furo (mínimo): 0,006″
  • Folga de ponta a ponta (mínima): 0,005″

5. Problemas comuns de perfuração e soluções

Análise de problemas de qualidade da perfuração

Tipo de problemaCausasConsequênciasSoluções
Desvio da posição do furoDesgaste da broca, precisão insuficiente do equipamentoTangência ou fratura do anel anularUtilizar sistemas de posicionamento ótico
Paredes irregularesParâmetros inadequados, remoção deficiente de cavacosRevestimento irregular, porosOtimize a velocidade e a taxa de avanço
Manchas de resinaTemperatura excessiva de perfuraçãoCondutividade reduzidaProcesso químico de remoção de manchas
Problemas com rebarbasMateriais de saída inadequadosRisco de curto-circuito no circuitoTratamento mecânico de rebarbação
Cabeçalho da unhaDobragem da folha de cobre da camada internaRevestimento irregularAjustar os parâmetros da broca
DelaminaçãoTensão excessiva de perfuraçãoSeparação de camadasAdote a tecnologia de perfuração a laser

Soluções profissionais

  • Processo de remoção de manchas
  • Remoção química da resina derretida
  • Melhorar a condutividade do orifício de passagem
  • Processo de rebarbação
  • Remoção mecânica de saliências de cobre
  • Limpar detritos do orifício interno
  • Prevenção da delaminação
  • Tecnologia de perfuração a laser
  • Otimizar os parâmetros de perfuração

6. Técnicas práticas de perfuração de PCB

1. Tecnologia de furos piloto

  • Objetivo: Evite que os bits "andem"
  • Métodos: Pré-perfuração com brocas pequenas ou máquinas de perfuração
  • Precauções: Uma broca de 0,2 mm pode perfurar quatro orifícios de uma só vez.

2. Guia de seleção de brocas

  • Brocas para fios: fios com 0,8-1,0 mm de diâmetro
  • Pequenos pedaços: abertura de 0,7-2,0 mm
  • Pedaços médios: abertura de 2,0-10,0 mm
  • Pedaços grandesAbertura ≥5,0 mm

3. Noções básicas sobre configuração de parâmetros

  • Controlo de velocidade:
  • Perfuração mecânica: 10.000-30.000 RPM
  • Perfuração a laser: ajuste a potência com base no material
  • Velocidade de alimentação:
  • Placas FR4: 50-200 mm/minuto
  • Substratos cerâmicos: Reduza a velocidade adequadamente

4. Recomendações para o uso do equipamento

  • Vantagens da máquina de perfuração: precisão 4 vezes maior
  • Fundamentos da operação:
  • Garanta a correspondência do ângulo da broca
  • Controlo da pressão aplicada
  • Use óculos de proteção

5. Técnicas de pós-processamento

  • Requisitos de limpeza: Use escovas e solventes para remover lascas de metal.
  • Revestimento de solda: Certifique-se de que a solda adere corretamente
  • Inspeção da qualidadeConfirme que não há resíduos de detritos.
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7. Técnicas de verificação de perfuração DFM

Sugestões para otimização do design

  1. Controlo da proporção da imagem: Minimize para reduzir o desgaste dos bits
  2. Unificação do tamanho dos bits: Reduzir diferentes tamanhos de brocas, encurtar o tempo de perfuração
  3. Definição clara do tipo de perfuração: Distinguir entre PTH e NPTH
  4. Verificação de ficheiros: Verifique os arquivos de perfuração com as dimensões impressas de fábrica.
  5. Tratamento de pequenos orifícios: Processar orifícios fechados <0,006 polegadas

Normas de controlo de tolerância

  • Tolerância ao PTH: ±0,002 polegadas
  • Tolerância NPTH: ±0,001 polegadas
  • Requisitos especiais: Tolerância de furo de posicionamento SMT de alta precisão até ±0,025mm

Medidas de otimização de processos

  • Características Contorno exterior: Reduza o tamanho da via para atender à proporção mínima
  • Tratamento de buracos ausentes: Marque claramente as posições de perfuração NPTH nos desenhos de fabricação.
  • Adição de solda: Revestimento oportuno com solda após a perfuração

8. Otimização da precisão do posicionamento da perfuração de PCB

Fatores que influenciam a precisão

  • Fatores relacionados ao equipamento: Precisão do fuso, estabilidade do equipamento
  • Parâmetros do processo: Velocidade, taxa de avanço, métodos de arrefecimento
  • Fatores materiais: Material da placa, altura da pilha
  • Factores ambientais: Temperatura, humidade, planicidade da mesa de trabalho

Tecnologias de aprimoramento de precisão

  • Otimização de equipamentos
  • Máquinas de perfuração CNC de alta precisão (exatidão de posicionamento ±0,005mm)
  • Sistemas automáticos de configuração de ferramentas
  • Sistemas de compensação online
  • Tecnologias de posicionamento
  • Sistemas de posicionamento ótico (alinhamento ao nível do micrómetro)
  • Pinos de posicionamento mecânicos
  • Dispositivos de adsorção a vácuo
  • Aplicações de tecnologia avançada
  • Tecnologia de perfuração a laser
  • Sistemas de posicionamento visual CCD (precisão ±0,01mm)
  • Equipamento de perfuração inteligente com IA

Recomendações de melhores práticas

  • Manutenção de equipamentos: Calibração regular, substituição de componentes desgastados
  • Manuseamento de materiais: Garantir a planicidade da superfície, controlar a temperatura e a humidade
  • Controlo de processos: Estabelecer normas rigorosas, implementar a inspeção do primeiro artigo

Resumo

A perfuração de PCB é um processo crítico na fabricação de placas de circuito, exigindo uma consideração abrangente das capacidades do equipamento, características do material, parâmetros do processo e requisitos de design. Ao otimizar a tecnologia de perfuração, controlar rigorosamente os parâmetros do processo e resolver prontamente os problemas comuns, a qualidade da perfuração e a eficiência da produção podem ser significativamente melhoradas. Em aplicações práticas, recomenda-se selecionar a solução de perfuração mais adequada com base nas características específicas do produto e nas condições de produção, e estabelecer um sistema completo de monitoramento da qualidade para garantir a confiabilidade e a taxa de rendimento da placa de circuito.