PCB沖孔質(zhì)量與疵病對(duì)策

PCB沖孔質(zhì)量與疵病對(duì)策一．沖孔質(zhì)量與模具設(shè)計(jì)

隨著電子裝聯(lián)技術(shù)質(zhì)量的提升以及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需要，全自動(dòng)插裝機(jī)得到迅速普及。如此對(duì)單面PCB紙基板材沖孔質(zhì)量（少數(shù)單雙面非金屬化孔環(huán)氧-玻璃布基板也采納沖孔）的要求也就越來(lái)越高。就目前生產(chǎn)應(yīng)用于全自動(dòng)插裝機(jī)的PCB廠家，有關(guān)沖孔質(zhì)量引起的投訴及退貨率已上升到第一位。那個(gè)地點(diǎn)就單面PCB的沖孔質(zhì)量與疵病計(jì)策作為差不多介紹，有利與單面PCB的沖孔質(zhì)量的提升。

1．1模具設(shè)計(jì)：

沖孔直徑小到XXXPC和FR-2層壓板厚度的二分之一、FR-3厚度的三分之一是有可能做到的。許多模具設(shè)計(jì)者常常忽視如此一個(gè)事實(shí)，模具沖頭在退出沖成的孔時(shí)所需要的力與沖孔時(shí)沖頭穿過(guò)材料所需沖力的大小是相等的。因此，關(guān)于一付模具把彈簧（彈性膠）卸料板的壓力設(shè)計(jì)成多大的咨詢題，大多數(shù)模具制造者回答是：“要盡量大”。如模具內(nèi)的空間不能容納足夠的機(jī)械彈簧（彈性膠）去起作用時(shí)，則采納液壓機(jī)構(gòu)（現(xiàn)在新一代的脫模器都應(yīng)有這一機(jī)構(gòu)，采購(gòu)時(shí)應(yīng)引起注意）。彈簧（彈性膠）的放置應(yīng)保證被沖制的零件彈卸平均。如沖制件從模具里頂出時(shí)受力不平均，則沖出的孔周圍幾乎都產(chǎn)生裂紋。在模具的沖頭開(kāi)始沖孔的一瞬時(shí)，卸料板要壓緊工件才能沖出高質(zhì)量的孔。事實(shí)上要是卸料板的壓力能接近被沖材料的抗剪切力，那么既省力又可使沖出的孔更為規(guī)矩。

如果小沖頭顯現(xiàn)嚴(yán)峻損壞，則要確定是由于沖頭在沖孔行程中損壞的依舊沖頭在回程時(shí)損壞的。假若定位銷子損壞了，則一定是沖頭的回程應(yīng)力造成的。解決的方法是把沖頭磨成一個(gè)不大于11/2度的專門小錐度，其長(zhǎng)度不大于被沖材料的厚度。磨削時(shí)如能保持不超出那個(gè)范疇，則沖孔的質(zhì)量或尺寸就可不能測(cè)量出什么咨詢題。引起沖頭損壞的另外兩個(gè)緣故：一是同心度不行，這能夠?qū)ｉT容易地通過(guò)對(duì)模具進(jìn)行嚴(yán)格檢查來(lái)確定；另一是設(shè)計(jì)上的毛病，常常是對(duì)要沖的孔把沖頭設(shè)計(jì)得太小。

1．2紙基層壓板的收縮：

在沖制紙基層壓板時(shí)，必須記住這類材料是有彈性的，而且這種回彈的趨勢(shì)會(huì)使沖出的孔略小于沖頭。引起的尺寸差不決定于材料的厚度。為使沖成的孔在承諾公差范疇之內(nèi)，下表列出沖頭應(yīng)超出沖制尺寸的量，在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。（表中所列數(shù)值不得用于環(huán)氧-玻璃布層壓板的設(shè)計(jì)，其收縮率大約是紙基層壓板的1/3）。

基材厚度（英寸）室溫時(shí)90度F以上

1/640.0010.002

1/320.0020.003

3/640.0030.005

1/160.0040.007

3/320.0060.010

1/80.100.013

1．3凹、凸模間隙：

假若對(duì)孔的尺寸公差要求專門周密，那么沖頭和凹模之間的間隙則應(yīng)專門小。用于沖制紙基層壓材料的凹?？讘?yīng)比沖頭大0.002-0.004英寸。而對(duì)玻璃布基層壓材料一樣則要求上述公差的一半。然而，有些模具沖頭與模具之間的間隙可多達(dá)0.010的綜合公差，用于檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)承諾的對(duì)孔質(zhì)量要求不高的地點(diǎn)。

一付間隙要求不嚴(yán)格的模具比一付精沖模廉價(jià)，凸、凹模之間的間隙不嚴(yán)格的模具與要求間隙要求嚴(yán)格的相比，前者損壞較多而剪切力較小。然而，用這種模具沖出的孔略呈漏斗狀(也稱喇叭孔)便于順利插入元件，到現(xiàn)在還有專門要求這種喇叭孔的一般單面板客戶。而沖孔時(shí)應(yīng)采納正沖，總要將銅皮面朝上。不得在兩面都布置有電路圖形的板上沖孔，因?yàn)槿绱丝赡茉斐珊副P脫落。

凹、凸模間隙運(yùn)算：

E=Ct(mm)

式中：C—覆銅板隙系數(shù)，C=0.02-0.06;

t—覆銅板厚度（mm）

1．4孔距與孔徑：

如果設(shè)計(jì)的孔與板邊的距離或孔之間的距離接近材料厚度，這往往是專門苦惱的事。應(yīng)該盡可能躲開(kāi)這種設(shè)計(jì)，然而，當(dāng)孔距離必須小時(shí)，則應(yīng)盡可能制造質(zhì)量好的模具。凸凹模和卸料板之間的間隙要嚴(yán)格，而且要使卸料板在凸模開(kāi)始沖入之前就已有足夠的力壓住代沖板（現(xiàn)在常用帶預(yù)壓力的液壓脫料系統(tǒng)，只是我對(duì)多家單面板廠的沖壓部調(diào)查發(fā)覺(jué)老式模用彈性膠做預(yù)壓力的廠家無(wú)一例外沒(méi)有得到應(yīng)有重視，有80%的模在修模過(guò)程中不上或少上預(yù)壓力彈性膠，應(yīng)引起沖壓部門的足夠重視）。如果孔距過(guò)小，即使是最好的模具，孔間也會(huì)產(chǎn)生裂紋。如果不承諾孔間有裂紋，則應(yīng)重新安排工序，把沖孔工序放在覆銅層壓板蝕刻之前。銅箔的增強(qiáng)作用有利于排除裂紋。（大多數(shù)環(huán)氧-玻璃布層壓板材是能夠沖孔的，但只適用于非金屬化孔的環(huán)氧-玻璃布層壓板材）。

1．5紙基層壓材料的預(yù)熱：

如果將紙基層壓材料加熱到90度F，則其沖孔工藝過(guò)程就會(huì)順利得多。這一點(diǎn)，甚至關(guān)于通常稱之為冷沖型板或PC級(jí)板來(lái)講也是如此，但不得把板材加熱到碎裂的程度，那么就會(huì)有一些沖屑一類的殘留物排不出來(lái)。過(guò)度加熱的材料沖屑常常會(huì)把凹模孔堵死而成廢品。把排屑孔做成錐度，則有利于減少堵塞現(xiàn)象。但有效的解決途徑依舊在略低的溫度下沖孔。（在任何時(shí)候?qū)Νh(huán)氧-玻璃布層壓板材都不得加熱沖孔或落料）。

1．6沖裁力的運(yùn)算：

沖床的噸位取決于沖床每一沖程必須沖制的工作量。覆銅層壓板的供應(yīng)商能夠給出用戶所采納板材的抗剪強(qiáng)度。通常，紙基層壓板約為12000磅/平方英寸，而環(huán)氧-玻璃布層壓板材為20000磅/平方英寸。沖掉部分的總周長(zhǎng)乘以板材厚度就可得出模具沖剪面積。如果所有尺寸均用英寸表示，則沖剪面積為平方英寸。

沖裁力的運(yùn)算：

P沖=1.3STτ0

式中：S—沖裁周長(zhǎng)

T—板材厚度

τ0—板材的抗剪強(qiáng)度

1．7模具安裝注意事項(xiàng)：

1）按照設(shè)計(jì)沖模所需的沖裁力及沖模大小與閉合高度，選取合適的沖床型號(hào)。

2）第一應(yīng)啟動(dòng)沖床，認(rèn)真檢查剎車，及愛(ài)護(hù)裝置應(yīng)完好，離合器以及沖床操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行是否正常，滑塊是否有連沖現(xiàn)象。如發(fā)覺(jué)有不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)排除故障后再進(jìn)行沖模安裝。

3）檢查調(diào)整沖床閉合高度與代裝模等高（實(shí)際上應(yīng)高于一高度以免裝模時(shí)碰擊，代安裝完成后再調(diào)劑沖孔深度）；檢查模柄直徑是否與沖頭滑空相符，如模柄小，需在模柄上加適當(dāng)?shù)拈_(kāi)口套筒。

4）沖模下面的墊塊必須平直，等高、合理安放。原則上是在不堵塞落料的性況下，盡量把墊塊向沖模中心靠擾。

5）壓板、壓板螺絲、墊鐵等必須按照沖模大小、沖模噸位來(lái)選取螺絲必須擰緊，防止沖模在工作時(shí)滑動(dòng)造成意外事故。

6）安裝壓板時(shí)，螺帽、螺栓頭部應(yīng)與導(dǎo)套下口保持一定距離，以免上模下降時(shí)碰擊而損壞沖床或沖模。

PCB沖孔質(zhì)量與疵病計(jì)策(二)

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二．沖孔疵病與計(jì)策

2.1.毛刺

產(chǎn)生緣故:

凹、凸模間隙過(guò)小，造成在凸模和凹模兩側(cè)產(chǎn)生裂紋而不重合，斷面兩端發(fā)生兩次擠壓剪切.

凹、凸模間隙過(guò)大，當(dāng)凸模下降時(shí)，裂紋發(fā)生晚，像撕裂那樣完成剪切，造成裂紋不重合。

刃口磨損或顯現(xiàn)圓角與倒角，刃口未起到楔子的分割作用，整個(gè)斷面產(chǎn)生不規(guī)則的撕裂.

解決方法:

合理選擇凹、凸模的沖裁間隙。如此的沖裁剪切介于擠壓和拉伸之間，當(dāng)凸模切入材料時(shí),刃口部形成楔子,使板材產(chǎn)生近于直線形的重合裂紋。

及時(shí)對(duì)凹、凸模刃口所產(chǎn)生的圓角或倒角進(jìn)行整修。

確保凹、凸模的垂直同心度，使配合間隙平均。

確保模具安裝垂直平穩(wěn)。

2．2.銅箔面孔口周圍凸起

產(chǎn)生緣故:

凹、凸模沖裁間隙過(guò)小，且凸模刃口變鈍。當(dāng)凸模入被預(yù)熱而軟化的印制板時(shí)，板材就在凸模周圍產(chǎn)生向外，向上的擠壓移動(dòng)。

凸模刃口端有錐度。當(dāng)凸模持續(xù)進(jìn)入板材后，孔口周圍凸起的現(xiàn)象就會(huì)隨著凸模錐度的增加而增加。

解決方法:

被沖裁應(yīng)超過(guò)原設(shè)計(jì)厚度的百分之二十；否則更換板材或重新設(shè)計(jì)沖模。

沖裁應(yīng)有足夠的壓料力，用以克服沖孔時(shí)材料移動(dòng)的反擠力；

孔口銅泊向上翻起

產(chǎn)生緣故:

由于反沖，使銅箔拉入凹、凸模的沖裁間隙中。

銅箔與基材的結(jié)合力差，當(dāng)凸模從被從被沖的印制板孔中拔出時(shí)，銅箔隨凸模向上提拉。

凸模刃口端有倒錐，鼓脹變形，當(dāng)凸模從被沖印制板的孔中拔出時(shí)，銅箔隨凸模向上提拉

解決方法:

采納正沖。

更換凸模。

凸模與卸料板的配合間隙不能大，應(yīng)采納滑配合。

基板面孔口周圍分層泛白

產(chǎn)生緣故

凹、凸模沖裁間隙不適當(dāng)或凹模式刃口變鈍。沖孔時(shí)，被沖板材難以在凹模式刃口處形成剪切裂口。

基板沖裁性能差或沒(méi)有在沖裁前預(yù)熱。

壓料力小。

凹模刃口下部漏料孔堵塞或漏料阻力大，產(chǎn)生膨脹分層。

解決方法:

合理擴(kuò)大凹，凸模沖裁間隙；

及時(shí)修復(fù)變鈍的凹模刃口；

增加壓料力；

調(diào)整基板預(yù)熱溫度；

擴(kuò)大或鉸光漏料孔

2．5.孔壁傾斜和偏位:

產(chǎn)生緣故

凸模剛性較差，定心不穩(wěn)，傾斜沖入工件。

凸模安裝傾斜或與卸料板的配合間隙太大，卸料板對(duì)凸模起不到周密導(dǎo)向作用；

凹、凸模的配合間隙不平均。間隙小的一邊，凸模徑向受力大，向間隙大的一邊滑移；4).凹、凸模式裝配同心度差；推料板與凹、凸模外形偏位；推料板與凹模配合精度太差（指復(fù)合沖裁時(shí)）。

解決方法:

合理選擇凸模的材料；提升凸模剛性、強(qiáng)度、硬度和不直度。

提升凸模與凹模的加工同心度和裝配同心度。

提升凸模與卸料板的配合精度，確保周密導(dǎo)向。

確保導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工精度和裝配精度；減少推料板外形與凹模的配合間隙，并使推料板的外形和凹凸外形一致。

2．6.斷面粗糙

產(chǎn)生緣故

凹、凸模沖裁間隙太大；凹模刃口磨損嚴(yán)峻。

沖床的沖裁力不足，且不平穩(wěn)。3).板材沖裁性能差。例如，基材含膠量過(guò)高、基材、老化、層壓結(jié)合力低等。

解決方法

選擇適當(dāng)?shù)陌?、凸模沖裁間隙。

及時(shí)修整凹模刃口。

選用沖裁性能較好的基材并嚴(yán)格按工藝要求操縱預(yù)熱溫度和時(shí)刻；

2．7.孔之孔與間裂紋

產(chǎn)生緣故

孔壁太薄，沖孔時(shí)的徑向擠壓力超過(guò)印制板基材的孔壁強(qiáng)度。

相鄰專門近的兩孔不是同時(shí)沖出，后沖的孔當(dāng)凸模進(jìn)入板材時(shí)，由于孔壁太薄而被擠裂

解決方法

印制板上的孔距設(shè)計(jì)要合理，孔壁不應(yīng)小于基板厚度。

相鄰較近的孔應(yīng)便用一副模具同時(shí)沖出。3).把相鄰專門近的兩個(gè)凸模，做成相差0.5mm的不同長(zhǎng)度，使小面積范疇內(nèi)較集中的沖裁力瞬時(shí)分散。

2．8.外形鼓脹

產(chǎn)生緣故

模具設(shè)計(jì)不合理。對(duì)外形尺寸較大的印制板，如采納凹模內(nèi)無(wú)推料板的下落料時(shí)，被沖印制板在自重的情形下，總是向凹模式孔內(nèi)彎曲。加之，凸模下沖時(shí)，氣流對(duì)工件有一股沖擊波，使工件中心更為下曲，而靠近凹模刃口處向下彎曲量專門小，造成外形鼓脹。

外形落料的凹模變形，顯現(xiàn)長(zhǎng)邊處產(chǎn)生鼓脹。

解決方法

印制板的外形尺寸大于200mm時(shí)，宜采納上落料結(jié)構(gòu)的模具沖外形。如采納下落料的模具結(jié)構(gòu)時(shí)，則一定要在凹模內(nèi)裝一塊具有彈性托料力的推料板，使印制板不變形。

增加凹模的壁厚，或選用具有足夠的抗彎、抗張強(qiáng)度的材料造模具。

盡量減少凹模的熱處理變形。對(duì)幾何形狀復(fù)雜的凹模，可采納選熱處理淬硬，后用線切割加工的方法來(lái)克服變形。

2．9.廢料上跳：

（有時(shí)部份廢料在沖孔時(shí)不是向下掉，而是向上跳；有的進(jìn)入工件孔內(nèi)，還需人工清除；有的跳在下模上面，阻礙沖裁工作正常進(jìn)行）。

產(chǎn)生緣故

銅箔與基材的粘合力差，沖孔時(shí)廢料上的銅箔容易脫落，隨著凸模退出凹模時(shí)，進(jìn)入被沖孔內(nèi)。

凹模間隙過(guò)大，且漏料不暢通，當(dāng)凸模退出凹模卸料時(shí)，廢料隨之上跳。3).凹?？子械瑰F，沖孔廢料難以下落，反而隨著凸模退出凹模時(shí)向上跳。

解決方法

加大對(duì)基板材料的進(jìn)廠檢驗(yàn)。

減小凹、凸模的間隙，擴(kuò)大漏料孔。

及時(shí)修整凹?？椎牡瑰F。

2．10.廢料堵塞

產(chǎn)生緣故

凹模刃口太高、廢料積存太多。

凹模漏料孔太小或刃口部有倒錐以及孔壁太粗糙。

下墊板和下模座上的漏料孔與凹?？椎耐亩炔?，孔的對(duì)接有如階。

漏料孔太大，廢料易在孔內(nèi)作不規(guī)則堆集；相鄰兩漏料孔成內(nèi)切時(shí)也易堵塞。