1. Översikt över PCB-borrningsteknik
Borrning är den dyraste och mest tidskrävande processen i Tillverkning av kretskortdär även mindre fel kan leda till att kretskortet måste skrotas helt och hållet. Borrkvaliteten utgör grunden för genomgående hål och anslutningar mellan skikten och är direkt avgörande för kretskortets tillförlitlighet och prestanda.
Jämförelse av två huvudsakliga borrningstekniker
| Typ av teknik | Precisionsområde | Tillämpningsscenarier | Fördelar/Nackdelar | Kostnadsanalys |
|---|
| Mekanisk borrning | ≥6 mil (0,006″) | Konventionella PCB- och FR4-material | Låg kostnad, enkel drift, men borrkronorna slits lätt | Låg investering i utrustning men ofta byte av bit |
| Laserborrning | ≥2 mil (0,002″) | HDI-kort, material med hög densitet | Hög precision, beröringsfri, men hög utrustningskostnad | Hög initial investering men lågt långsiktigt underhåll |
Tekniska detaljer Analys
Begränsningar för mekanisk borrning
- Borrkronans livslängd: ~800 träffar för FR4-material, endast 200 för material med hög densitet
- Begränsning av bländaröppning: Minst 6 mil, svårt att uppfylla krav på hög densitet
- Riskvarning: Bitförslitning orsakar avvikelse i hålpositionen, vilket leder till skrotning av kortet
Fördelar med laserborrning
- Beröringsfri bearbetning: Undviker verktygsslitage och materialspänning
- Kontroll av djupet: Exakt kontroll av djupet på blinda och nedgrävda ledningar
- Tillämpningsområde: Optimalt val för mikrospalter och hål med högt bildförhållande
2. Processflöde för PCB-borrning
Standard borrningsprocess
- Förberedelse av laminat: Lasta laminerade skivor på borrmaskinen
- Tillägg av skyddande skikt:
- Avlägsna materialpaneler: Minskar bildandet av grader
- Överdrag av aluminiumfolie: Avleder värme, förhindrar ingångsgravar
- Utförande av borrning: CNC-utrustning borrar enligt förinställda koordinater
- Efterbearbetning:
- Behandling av avgradning
- Rengöringsbehandling
- Avsmältningsprocess
Geometriska parametrar för borrkronor
- Punktvinkel: Standard 130°.
- Helix-vinkel: 30°-35°
- Bitmaterial: Höghastighetsstål (HSS) eller volframkarbid (WC)
3. Kontroll av nyckelparametrar vid PCB-borrning
1. Aspect-förhållande
Definition: Indikator för effektiv pläteringskapacitet genom hål
Beräkningsformel: AR = skivans tjocklek / borrdiameter
Branschstandarder:
- Aspect ratio för genomgående hål: 10:1
- Microvia bildförhållande: 0,75:1
- Minsta borrning för 62 mils skivtjocklek: 6 mil
2.Avstånd mellan borr och koppar
Betydelse: Planare spel mellan borrkant och koppardetaljer
Typiskt värde: Cirka 8 mil
Beräkningsformel: Minsta spel = ringens bredd + lödmaskens dammavstånd
4. Klassificering och specifikationer för PCB-borrning
Pläterad Genomgående hål (PTH) Specifikationer
- Färdig hålstorlek (minimum): 0.006″
- Ringformad ringstorlek (minimum): 0.004″
- Avstånd kant-till-kant (minimum): 0.009″
Specifikationer för icke-pläterade genomgående hål (NPTH)
- Färdig hålstorlek (minimum): 0.006″
- Avstånd kant-till-kant (minimum): 0.005″
5. Vanliga problem och lösningar vid borrning
Analys av problem med borrkvalitet
| Typ av fråga | Orsaker | Konsekvenser | Lösningar |
|---|
| Hålposition Avvikelse | Bitförslitning, otillräcklig precision i utrustningen | Tangentialitet eller fraktur i ringringen | Använda optiska positioneringssystem |
| Väggar med grova hål | Felaktiga parametrar, dålig spånavverkning | Ojämn ytbeläggning, porer | Optimera hastighet och matningshastighet |
| Utsmetning av harts | För hög borrningstemperatur | Minskad ledningsförmåga | Kemisk avsmältningsprocess |
| Burr-frågor | Felaktiga utgångsmaterial | Risk för kortslutning av krets | Mekanisk avgradningsbehandling |
| Spikläge | Innerskikt kopparfolie bockning | Ojämn plätering | Justera borrkronans parametrar |
| Delaminering | Överdriven påfrestning vid borrning | Separering av lager | Använder laserborrningsteknik |
Professionella lösningar och fördelarKärnbaserad HDI
- Kemisk borttagning av smält harts
- Förbättra ledningsförmågan genom hålet
- Mekanisk borttagning av kopparutsprång
- Rensa bort skräp från inre hål
- Förebyggande av delaminering
- Laserborrningsteknik
- Optimera borrningsparametrarna
6. Praktiska tekniker för PCB-borrning
1. Pilothålsteknik
- Syfte: Förhindra att bitarna "går"
- Metoder: Förborrning med små borrkronor eller borrmaskiner
- Försiktighetsåtgärder: En 0,2 mm bit kan dra 4 hålhuvuden samtidigt
2. Guide för val av borrkrona
- Bitar för trådtäthet: Trådar med diameter 0,8-1,0 mm
- Små bitar: 0,7-2,0 mm bländare
- Medium bitar: 2,0-10,0 mm bländare
- Stora bitar: ≥5,0 mm bländare
3. Inställning av parametrar Viktigt
- Hastighetskontroll:
- Mekanisk borrning: 10.000-30.000 VARV/MIN
- Laserborrning: Justera effekten baserat på material
- Matningshastighet:
- FR4-skivor: 50-200 mm/minut
- Keramiska substrat: Sänk hastigheten på lämpligt sätt
4. Rekommendationer för användning av utrustning
- Fördelar med borrmaskin: 4x högre precision
- Operation Essentials:
- Säkerställ bitvinkelmatchning
- Kontrollera applicerat tryck
- Använd skyddsglasögon
5. Tekniker för efterbearbetning
- Krav på rengöring: Använd borstar och lösningsmedel för att avlägsna metallspån
- Lödmetallbeläggning: Säkerställ korrekt lödning vidhäftning
- Kvalitetsinspektion: Bekräfta att inga rester av skräp finns kvar
7. Tekniker för verifiering av DFM-borrning
Förslag till optimering av design
- Kontroll av bildförhållande: Minimera för att minska slitaget på borrkronan
- Unifiering av bitstorlek: Minska olika borrkronestorlekar, förkorta borrtiden
- Rensa definitionen av borrtyp: Skilja mellan PTH och NPTH
- Verifiering av filer: Dubbelkolla borrfiler med fabriksmått
- Behandling av små hål: Bearbeta slutna hål <0,006 tum
Standarder för toleranskontroll
- PTH-tolerans: ±0,002 tum
- NPTH Tolerans: ±0,001 tum
- Särskilda krav: Tolerans för SMT-positioneringshål med hög precision upp till ±0,025 mm
Åtgärder för processoptimering
- Funktioner Utvändig kontur: Minska storleken för att uppfylla det minsta bildförhållandet
- Behandling av saknade hål: Tydlig markering av NPTH-borrpositioner i tillverkningsritningar
- Lödtillsats: Lödbeläggning i rätt tid efter borrning
8. Optimering av precisionen vid positionering av PCB-borrning
Påverkande faktorer för precision
- Faktorer som påverkar utrustningen: Spindelns precision, utrustningens stabilitet
- Processparametrar: Hastighet, matningshastighet, kylmetoder
- Materiella faktorer: Skivmaterial, stapelhöjd
- Miljöfaktorer: Temperatur, luftfuktighet, arbetsbordets planhet
Tekniker för precisionsförbättring
- CNC-borrmaskiner med hög precision (positioneringsnoggrannhet ±0,005 mm)
- Automatiska verktygsinställningssystem
- Kompensationssystem online
- Optiska positioneringssystem (uppriktning på mikronivå)
- Mekaniska positioneringsstift
- Apparater för vakuumadsorption
- Avancerade tekniska tillämpningar
- Laserborrningsteknik
- CCD-system för visuell positionering (noggrannhet ±0,01 mm)
- AI intelligent borrutrustning
Rekommendationer för bästa praxis
- Underhåll av utrustning: Regelbunden kalibrering, byt ut slitna komponenter
- Materialhantering: Säkerställ ytans planhet, kontrollera temperatur och luftfuktighet
- Processtyrning: Upprätta strikta standarder, implementera första artikelinspektion
Sammanfattning
Borrning av mönsterkort är en kritisk process vid tillverkning av kretskort och kräver omfattande hänsyn till utrustningens kapacitet, materialegenskaper, processparametrar och designkrav. Genom att optimera borrtekniken, strikt kontrollera processparametrarna och snabbt ta itu med vanliga problem kan borrkvaliteten och produktionseffektiviteten förbättras avsevärt. I praktiska tillämpningar rekommenderas att man väljer den lämpligaste borrningslösningen baserat på specifika produktegenskaper och produktionsförhållanden, och att man etablerar ett komplett kvalitetsövervakningssystem för att säkerställa kretskortets tillförlitlighet och utbytesgrad.