電路板鉆孔知識(shí)

1、Fl篇捕尸：.ITTEFl篇捕尸：.ITTEftftSPW 素尻舊 lungthjjj耳肩 K:量；F： ult Le：jiitx .鉆孔的目的影響鉆孔質(zhì)量因素咀知識(shí)鉆咀結(jié)構(gòu)示意圖及各部分的名稱:整體示意圖:1）在線路板上產(chǎn)生一個(gè)通道，容許后續(xù)工序完成連接線路板的上，下面或者中間線路層之間的電性能2）確保線路板元件精確和穩(wěn)定安裝影響鉆孔工序的要素是:1）材料，例如：基板、鉆孔蓋板和底板、鉆咀 2）工序包括機(jī)器參數(shù)、技術(shù)。3）操作人員4）對(duì)孔質(zhì)量、鉆咀、工序機(jī)器的評(píng)估的控制以上所有的要素如果完全得到控制和提高，那么，自然可以得到高質(zhì)量的孔。這樣的孔可以直接電鍍，不需要經(jīng)過 去毛刺、去污、和回蝕工

2、序，可以使工序簡(jiǎn)單、高產(chǎn)量和低物耗。要素的作用和關(guān)系如下圖所示：所示的要素是相互依賴的，但最終會(huì)在下鉆速、主軸轉(zhuǎn)速、物料和可生產(chǎn)性上選擇,來決定鉆孔質(zhì)量和精度。詁里宜桂（drill 時(shí)11倒角老砧 Q.直呼 I；，!二晚，：總長(zhǎng)qSmiLI LciKj總長(zhǎng)46 an U LciKjiJld 長(zhǎng).層 Lfecdy Le ngtb r拈式用 treini力口 tMarg iri；41效承局長(zhǎng)晟I FllenMh /市目長(zhǎng)Jfit fFliits Ijme2 j jb/T拈（1長(zhǎng)一度Le陽(yáng)th）拈工用（mint analejX 例性wktUKWANGLE）為；N.心ir11曬般日行曬般日行的法.在:

3、、螺旋知曄耳月郁的小切橫向放大圖:帖咀實(shí)體（LAND俳屑槽I FLUTE)第二面(SECONDARY鉆咀材料：線路板使用的鉆咀的材料是碳化鴇。這主要是考慮到費(fèi)用、磨損性、可加工性和可取放性。還沒有其它材 TOC o 1-5 h z 料被證明可以用來制造鉆咀。鉆咀設(shè)計(jì)：鉆咀的設(shè)計(jì)與鉆咀的材料同樣重要。鉆咀的設(shè)計(jì)和鉆咀的磨損影響鉆孔的溫度、排屑能力、造成出口與入 口處的批鋒、孔壁的光滑程度（所有都與孔的質(zhì)量直接相聯(lián)系）。鉆尖角對(duì)于紙類線路板，鉆尖夾角通常是 90。到110。之間。而對(duì)于纖維材料鉆尖夾角通常是115。到130。之間。到目前為止，最常用的鉆尖夾角是130。o凹槽或螺旋角凹槽或螺旋角決定

4、將碎屑從孔中移走的能力。螺旋角變化的范圍是20 至50 。20 角的螺旋角排屑快但切削能力差，高的螺旋角（50。）會(huì)產(chǎn)生較小的塑性帶，但碎屑排出減慢：如圖，螺旋角 A為30。是一個(gè)較好折中值，在產(chǎn)生較 小的塑性帶和快速排屑之間，這個(gè)折中值減少了鉆孔的溫度。A釋放槽在鉆孔過程中，鉆咀面積與孔壁接觸的面積的大小會(huì)造成溫度的升高。為了減少接觸面積制造商將刃口或切削 部分后面的材料移走，來減小摩擦，降低鉆孔溫度。在其它幾何尺寸相同的情況下，刃口部分越窄，鉆孔溫度冷卻越 好。刃口釋放槽的長(zhǎng)度也影響鉆孔的溫度，下圖所示為配有部分釋放槽a）、完全釋放槽 b）、和鏟式頭c）的鉆咀。鉆咀設(shè)計(jì)時(shí)采用大釋放槽，由于

5、與孔壁接觸的面積小，因此，鉆咀有較好的冷卻。在其它因數(shù)相同時(shí)，部分釋放槽設(shè)計(jì)的 鉆咀比完全釋放槽設(shè)計(jì)的鉆咀溫度高，而鏟式釋放槽的鉆咀比完全釋放槽的鉆咀溫度低。鉆咀的表面鉆咀完成的表面很重要，鉆咀表面越光滑，鉆孔的冷卻越好。鉆咀完成表面必須低于4uinch.鉆咀的凹槽容積鉆咀凹槽的空間容積是另一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要因數(shù)。容積越大，鉆咀移碎屑的能力越大，但較大的凹槽空間薄的中心厚度）將會(huì)導(dǎo)致鉆咀容易折斷。 設(shè)計(jì)上采用不增加中心厚度而在鉆柄和凹槽面積之間增加了階梯來減小直徑的 方法加強(qiáng)了鉆咀的強(qiáng)度，增加的階梯通過降低凹槽與鉆炳之間過度的突然性來加強(qiáng)鉆嘴的強(qiáng)度。鉆咀的取放.切削刃口或鉆尖必須保證不要被金

6、屬或硬的表面擠壓。.鉆嘴相互之間更不能接觸。.接受鉆嘴后，鉆嘴必須要被清潔。1/8inch的鉆嘴的凹槽必須被使用orange stick清潔。使用較小的力將鉆嘴上脫落的碳化物和其它雜質(zhì)移走。.鉆嘴的幾何尺寸（長(zhǎng)度、直徑）應(yīng)該使用非接觸式的方法測(cè)量。千分表可以導(dǎo)致鉆尖的損壞，必須靜止使用激光和其它的光學(xué)儀器可以保證較高的精度和非接觸式的測(cè)量。鉆咀的外觀缺點(diǎn)的判斷對(duì)于新鉆嘴和翻磨的鉆嘴來講，一個(gè)好的檢查方法是重要的。碳化物的鉆咀根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn),異導(dǎo)致鉆咀質(zhì)量的不同。鉆咀檢察員必須使用40X至140X的顯微鏡來檢查鉆咀。鉆咀必須被固定在固定的模具上，體顯微鏡來檢查。拈咀的外觀缺點(diǎn)一一碎裂（CHI

7、P ）:但工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的差每個(gè)鉆咀必須使用立在鉆咀首切削刃上的碎裂將影響切削的鋒利及切削效率。是一個(gè)非常嚴(yán)重的缺點(diǎn)。碎裂檢查參數(shù)表：直徑范圍（MIL ）放大倍數(shù)2- 1350X13.1 - 2640X26.1 - 46.530X46.6 -12520X125.1- 18015X180.1- 263.910X拈咀的外觀缺點(diǎn)一一大頭（FLARE）:大頭是鉆咀的一個(gè)表觀缺點(diǎn) ，對(duì)鉆孔無功能性影響/L碎裂檢查參數(shù)表：Mil（千分之一英寸)直徑范圍最大容許值2- 130.113.1- 260.126.1- 46.50.246.6- 1250.2125.1 - 1800.3180.1 - 263.90.4拈咀

8、外觀缺點(diǎn)-小頭（negative）小頭是鉆咀的一個(gè)表觀缺點(diǎn)（非功能性） 小頭檢查參數(shù)表Mil（千分之一英寸）直徑范圍最大容許值2- 13113.5- 26126.1- 46.5146.6- 1252125.1 - 1802180.1 - 263.92沾咀外觀缺點(diǎn)-偏心（offcenter）偏心是由于切削刃偏心導(dǎo)致的，它會(huì)引起鉆孔出現(xiàn)偏孔對(duì)鉆孔有功能影響偏心檢查參數(shù)表：Mil（千分之一英寸）直徑范圍最大容許值2- 130.213.1- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.8180.1 - 263.91.2Mil（千分之一英寸）直徑范圍最大容許值2

9、- 130.213.1- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.8180.1 - 263.91.2沾咀外觀缺點(diǎn)-重疊（overlap）沾咀外觀缺點(diǎn)-偏心（offcenter）拈咀外觀缺點(diǎn)-大小邊（offset）Mil（千分之一英寸)直徑范圍最大容許值2- 130.213.5- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.8180.1 - 263.91.2Mil（千分之一英寸）直徑范圍最大容許值2- 130.213.1- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.

10、8180.1 - 263.91.2Mil（千分之一英寸）直徑范圍最大容許值2- 130.213.1- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.8180.1 - 263.91.2沾咀外觀缺點(diǎn)-重疊（overlap）重疊影響鉆孔的鉆中性重疊檢查參數(shù)表Mil（千分之一英寸)直徑范圍最大容許值2- 130.213.5- 260.326.1- 46.50.446.6- 1250.5125.1 - 1800.8180.1 - 263.91.2鉆孔知識(shí)-蓋板蓋板1）蓋板的位置在鉆孔的過程中，被放在被鉆板的上側(cè)。2）蓋板的作用a）用來阻止板的銅面被主軸的壓力腳損壞

11、；b）減少鉆入時(shí)造成的批鋒；c）減小鉆的擺動(dòng)。3）蓋板的要求a）必須不能導(dǎo)致鉆咀的損壞或過分的磨損，導(dǎo)致鉆咀磨損的蓋板將會(huì)孔壁質(zhì)量差。b）不能造成孔壁污染或增加鉆孔的溫度，導(dǎo)致鉆孔溫度升高的蓋板會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量的污物。c）表面光滑、平整是非常重要的性質(zhì)。在鉆孔的過程中，不能被彎曲或扭曲。d）使鉆咀有居中性和阻止在基材上表面造成批鋒的產(chǎn)生很重要。e）蓋板應(yīng)該不含有象油性性的有機(jī)樹脂等可以沉積或污染孔壁的污物。下表列出了可使用的蓋板材料。要獲得精確的鉆孔精度，較少的批鋒產(chǎn)生，必須使用最好的蓋板。這也可以確 保輕便鉆孔，減小鉆咀上碳化物的產(chǎn)生，降低鉆咀的溫度，沒有影響圖電工序的污物。名 稱描述鋁衣板在

12、不會(huì)造成污物的內(nèi)層兩向各有一層鋁合金實(shí)心鋁板5 30mils厚度.不同的合金酚.樹脂基礎(chǔ)12 22mils厚度,60%的樹脂 淇它成分是紙酚.紙基礎(chǔ)15 22mils厚度,60%的紙，其它成分是樹脂經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的鉆孔后，在鉆尖或刃口釋放部分可以觀察到污物。酚類蓋板會(huì)造成過高的溫度及造成樹脂沉淀在鉆咀 上。最壞時(shí)，它們可能直接導(dǎo)致孔壁污物的增加。實(shí)心鋁板當(dāng)太厚或太軟時(shí)可以造成鉆咀碎屑、降低切削效率、增加 溫度。蓋板經(jīng)常被使用，而選擇蓋板應(yīng)依據(jù)物耗的情況來決， .選擇能夠?qū)е螺^少問題的材料是一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)鉆孔知識(shí)-底板底板1）底板的位置底板被放在基材的下面2）底板的作用a）來終止鉆擊的結(jié)束b）防止造成

13、出口批鋒3）底板材料的選擇a）應(yīng)該不含有低溫易溶化的有機(jī)樹脂b）易切割方便運(yùn)輸c）形成的碎片較軟不會(huì)對(duì)孔壁有損壞d）好的軟度，以致在鉆擊過程中降低摩擦e）底板的表面應(yīng)該有足夠的硬度，以保證鉆咀在鉆出銅皮處不會(huì)形成毛刺f）底板平坦，對(duì)基材有足夠的支持g）底板必須在尺寸上穩(wěn)定，在厚度上及密度一致，不會(huì)彎曲、翹曲下表按質(zhì)量的好壞排列了底板的可用材料描述特點(diǎn)描述鼓起的鋁材(vented aluminum)鋁結(jié)構(gòu)確保鉆咀停留在空氣中鋁衣材料(aluminum-clad)兩層非常薄的鋁層，與中間是非污染的材料粘結(jié)而成紙衣材料（paper-clad）外層是紙，內(nèi)層是木頭酚醛樹脂材料（phenolic-cla

14、d）r兩層薄的酚醛樹脂紙與木頭的中間層粘結(jié)而成酚醛樹脂（phenolic）60%的酚醛樹脂與紙合成 *硬板(hardboard)樹脂和油與木材名f維壓合而成 *此類底板的主要問題是板曲4）使用較差底板造成的問題：a）斷鉆咀的升高b）明顯的孔壁污物c）大量的孔端毛刺d）鉆咀的污染和燒焦e）鉆孔未穿和燒焦d）對(duì)于下工序，較差的底板通常導(dǎo)致噴錫后的通氣孔（blowhole）的比例增多5）鉆咀鉆入底板的深度控制鉆入底板的鉆咀深度必須保證在0.005-0.015之間，一般在 0.010in.6）對(duì)底板的討論a）盡管在概念上非常簡(jiǎn)單，但底板在孔的質(zhì)量方面有令人驚奇和深刻的影響。當(dāng)鉆擊終止在底板上時(shí)，孔通常

15、是 切削的整齊和光滑。從底板上被切削下來的碎屑將會(huì)被從新完成的孔中移走，對(duì)孔壁會(huì)有擦痕，甚至在孔壁上造成凹 坑。底板材料的選擇對(duì)孔壁的綜合質(zhì)量有實(shí)實(shí)在在的影響。b）眾所周知90%的斷鉆是在孔形成后，回刀時(shí)發(fā)生的。在以前，這種情況的發(fā)生被假定是由于機(jī)臺(tái)的移動(dòng)。如果 這種假定是正確的，那么，在多步鉆中應(yīng)該同樣發(fā)生該種情況，但實(shí)際上在多步鉆中并沒有并沒有發(fā)生斷鉆現(xiàn)象。真 正的答案是在收刀過程中，在鉆咀的邊與孔壁之間的微?；蚩妆谔匠龅钠跣螛渲槠呐鰮?。兩種現(xiàn)象分別出現(xiàn)：首先是從底板或基材中搜集和粘合的固體顆粒碎片第二種現(xiàn)象是由于鉆咀在底板中摩擦而引起鉆孔的溫度超出了系統(tǒng)中樹脂的Tg （軟化點(diǎn)）溫度。

16、當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，孔壁上被軟化的樹脂污物在鉆咀與孔壁之間，造成了過多的摩擦、拖拉，這將會(huì)導(dǎo)致鉆咀的 斷裂。除了直接鉆孔摩擦造成的溫度問題之外，鉆咀的材料碳化鴇的較差的熱傳導(dǎo)性也是導(dǎo)致溫度問題的一個(gè)方面。 摩擦造成的溫度，僅在切削刃，鉆尖。由于熱量無法被傳遞，溫度非?？斓纳撸浕腿芑袡C(jī)樹脂，這會(huì)很大的 增加鉆咀的污染問題，經(jīng)過污物來降低孔的質(zhì)量。鉆孔知識(shí)（十）-基材基材所有的基材在制造時(shí)已經(jīng)考慮到電及物理性能的要求。如何保證鉆孔的容易并不是板材工程師考慮的問題。而是線路板制造商來考慮如何開發(fā)正確的參數(shù)來保證最好的孔的質(zhì)量。不同的樹脂和填充材料導(dǎo)致不同類型的板材。從普通的至特殊的板材，將會(huì)導(dǎo)

17、致鉆孔的不同。從最容易的至最難鉆的，一些常用的材料是G-10樹脂玻璃纖維，F(xiàn)R-4樹脂玻璃纖維，多功能樹脂，紙基板等。1）纖維對(duì)鉆孔的影響當(dāng)使用織布時(shí)，織布纖維將會(huì)影響鉆孔的精度。纖維越細(xì)，鉆孔的偏離越小。2）銅箔對(duì)鉆孔的影響對(duì)于多層或雙面基材，有不同厚度的銅箔，銅箔厚度與整個(gè)材料厚度的比率將會(huì)改變鉆孔的優(yōu)化參數(shù)，以便 feeds ,speeds在比率的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)恼{(diào)整3）板彎，板曲對(duì)鉆孔的影響尺寸的穩(wěn)定，板彎，板曲的規(guī)格對(duì)于鉆孔的操作有重要的作用.例如：基材不平整，會(huì)導(dǎo)致大量的毛 刺.4）基材厚度對(duì)鉆孔的影響被鉆的基材的厚度是由使用的最小的鉆咀直徑來決定的，其比例因數(shù)是10倍的最小鉆咀直徑。

18、 例如：當(dāng)使用直徑0.020 inch的最小鉆咀時(shí)，最大的基材厚度應(yīng)控制在0.20inch。鉆擊深度增大，孔偏離中心也隨著增大.；對(duì)于最小的鉆咀，每增大 0.0625in ,偏移要增大 0.001in。例如：使用直徑 0.020的鉆咀鉆0.20in的基材，那麼，偏移是 0.005in 假如，這個(gè)偏移無法接收，則基材的厚度要降低。5）鉆孔前基材的預(yù)局好的多層和雙面板在鉆孔之前不要預(yù)局，以便完全的矯正基材。沒有矯正的基材是不可以從供應(yīng)商處接收的。預(yù) 局經(jīng)常對(duì)于使用于基材。6）基材的毛刺對(duì)鉆孔的影響大板的板邊的毛刺在鉆孔之前必須除去掉，以便在機(jī)臺(tái)碼板時(shí)，板與板之間可以很好的接觸，否則會(huì)導(dǎo)致鉆孔的 披

19、鋒 TOC o 1-5 h z 生產(chǎn)不同類型的基材板，如果要得到有質(zhì)量的孔，則以下的要求要留意：1）基材的Tg溫度越高越好；2）基材必須平整，在厚度上一致、光滑，銅薄的剝落強(qiáng)度要高；3）鉆孔前預(yù)局有助有尺寸的穩(wěn)定，但是不能改變沒有被固化的樹脂；4）基材的儲(chǔ)存必須在受控制的溫濕度環(huán)境下，環(huán)境溫度應(yīng)該與鉆機(jī)的環(huán)境溫濕度一致；5）玻璃布的層數(shù)越多，玻璃與樹脂的比率越高，每個(gè)孔的鉆咀磨損越大；6）玻璃布的厚度越厚，鉆孔的偏移越大；7）基材不平整，將會(huì)導(dǎo)致鉆擊入口和出口處的毛刺；8）基材加強(qiáng)用的纖維越粗 （例如：石英），鉆咀的磨損越大，鉆咀的壽命越短；9）越硬、越厚的銅薄會(huì)降低鉆咀的使用壽命；鉆孔知識(shí)（

20、十一）-鉆機(jī)鉆機(jī)鉆機(jī)的選取鉆機(jī)的類型非常的多，有單軸的，手動(dòng)的，電腦數(shù)字控制制的，自動(dòng)的換刀具，自動(dòng)上下.鉆機(jī)可以鉆板的最大尺寸也不同價(jià)格也有很大的變化.機(jī)器的選擇取決于生產(chǎn)的能力和工序設(shè)計(jì)的類型影響鉆機(jī)的性能的因數(shù)1）機(jī)器的環(huán)境溫度，濕度，無塵必須控制.2）地板必須必須保證能夠支撐鉆機(jī)的重量。3）鉆機(jī)必須是獨(dú)立的，與任何震動(dòng)源隔離開4）必須有獨(dú)立的供電及接地裝置。5）應(yīng)該聘請(qǐng)一些有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械機(jī)工作為操作員。6）嚴(yán)格及好的維修計(jì)劃是非常重要的，以下列出了一些相關(guān)的項(xiàng)目：1必須測(cè)量鉆機(jī)的實(shí)際鉆速和轉(zhuǎn)速，不要依賴機(jī)器的讀數(shù)。2吸塵系統(tǒng)必須維修以保證其高的流速和效率。最好是將此功能設(shè)計(jì)的高一些。3濾

21、器必須定期的更換。4主軸的冷卻系統(tǒng)，冷卻液，熱交換器必須檢查，保證其干凈以保證其高效。5主軸和夾頭在任何時(shí)間都應(yīng)該保證其清潔，使用非腐蝕性的清潔劑在金屬元件上形成一層薄的保 滬層。*臟或磨損的夾頭或臟的夾頭座會(huì)加大主軸的擺動(dòng).在更換擺動(dòng)太大的主軸之前，應(yīng)先清潔或更換夾頭，然后在測(cè)量TIR o6必須經(jīng)常檢查Z軸的對(duì)位.7站機(jī)供應(yīng)商要求開機(jī)前的暖機(jī)操作必須遵守8鉆機(jī)必須小心的保持清潔.落到機(jī)臺(tái)上的污物，碎片必須使用真空吸管吸走.禁止使用高壓氣將污物 吹走.9氣體密封必須仔細(xì)的檢查和維修10玉力腳必須保持在基板容許的高度_下鉆速度(Feed)與主軸的鉆速(speeds):鉆機(jī)的下鉆速率(in/min

22、ute)可以使用排屑量-CL (chip load)來表示，其轉(zhuǎn)換公式下鉆速率in/n-iiii3 (in/r)=主軸的轉(zhuǎn)速鉆孔知識(shí)(十二)-孔的檢查與分類(一).為什么要對(duì)孔進(jìn)行分類與檢查？將鉆咀鉆擊的次數(shù)與具體每個(gè)孔一一對(duì)應(yīng)起來描繪出在鉆孔的過程中的孔的質(zhì)量，是非常有幫助的，特別是 對(duì)于一個(gè)新產(chǎn)品或新基材，需優(yōu)化其鉆孔參數(shù)時(shí)。這樣的描繪對(duì)測(cè)定鉆咀的使用壽命同樣是重要的。.孔的檢查與分類的方法正確的做好孔的檢查與分類，方法是非常重要的，所使用的方法和分類等級(jí)，必須要能夠描述孔的質(zhì)量.下面介紹被稱為孔質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)”方法，方法如下：1)最下面的基材是被用來分析孔的質(zhì)量的；2)無論是采用犧牲下板或采

23、用在基材上加測(cè)試模，對(duì)于每個(gè)直徑的鉆咀的每個(gè)磨損區(qū)間，在X方向、Y方向各鉆兩個(gè)孔。例如下圖，對(duì)于每個(gè)直徑的鉆咀在完成1000個(gè)孔或2000個(gè)孔等不同磨損區(qū)域時(shí)后，在測(cè)試模上鉆兩個(gè)孔。3)用測(cè)試模的方法獲得切片孔在做切片之前采用輪廓曲線儀(profilometer)來檢查批鋒的高度，或在切片后使用顯微鏡(microscope)來檢查批鋒的高度。使用正常光的顯微鏡來檢查切片，有可能時(shí)，每個(gè)磨損區(qū)域應(yīng)做3至5個(gè)孔的切片，以避免統(tǒng)計(jì)上的失常。4)對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行檢查與分析鉆孔造成銅缺點(diǎn)與對(duì)基材缺點(diǎn)應(yīng)分開來確定孔的質(zhì)量。每個(gè)缺點(diǎn)都有定性(qualitative)的和定量(quantitative)的系數(shù)。下表列出了這些缺點(diǎn)，及定性系數(shù)(a)和定量系數(shù)(b)o缺點(diǎn)定義ab銅離層(delamination)最小可以看清楚這些缺點(diǎn)的放大倍數(shù)50.0140X0.01100X0.0860X0.30的20X1.20釘頭的寬度0.00012in0.01缺車丁 頭(nailheading)