CB鉆孔培訓(xùn)教材

TrainingMaterialForPCBProcessFlow印制電路板流程培訓(xùn)教材-Drilling課堂守則請將手機(jī)、BP機(jī)等通訊工具調(diào)到震動狀態(tài)。請勿在上課期間，隨意進(jìn)出，以免影響其他同事。請勿交頭接耳、大聲喧嘩。如有特殊事情，在征得培訓(xùn)導(dǎo)師的同意的情況下，方可離場。以上守則，各位學(xué)員共同遵守Drilling-鉆孔六、鉆孔6.1制程目的

單面或雙面板的制作都是在下料之后直接進(jìn)行非導(dǎo)通孔或?qū)椎你@孔,多層板則是在完成壓板之后才去鉆孔。傳統(tǒng)孔的種類除以導(dǎo)通與否簡單的區(qū)分外,以功能的不同尚可分:零件孔,工具孔,通孔(Via),盲孔(Blindhole),埋孔(Buriedhole)(后二者亦為viahole的一種).近年電子產(chǎn)品‘輕.薄.短.小.快.’的發(fā)展趨勢,使得鉆孔技術(shù)一日千里,機(jī)鉆,雷射燒孔,感光成孔等,不同設(shè)備技術(shù)應(yīng)用于不同層次板子.本章僅就機(jī)鉆部分加以介紹,其它新技術(shù)會在20章中有所討論.6.2流程

上PIN→鉆孔→檢查6.3上PIN作業(yè)

鉆孔作業(yè)時除了鉆盲孔,或者非常高層次板孔位精準(zhǔn)度要求很嚴(yán),用單片鉆之外,通常都以多片鉆,意即每個stack兩片或以上.至于幾片一鉆則視1.板子要求精度2.最小孔徑3.總厚度4.總銅層數(shù).來加以考量.

因為多塊一鉆,所以鉆之前先以pin將每塊板子固定住,此動作由上pin機(jī)(pinningmaching)執(zhí)行之.雙面板很簡單,大半用靠邊方式,打孔上pin連續(xù)動作一次完成.多層板比較復(fù)雜,另須多層板專用上PIN機(jī)作業(yè).Drilling-鉆孔6.4.1鉆孔機(jī)

鉆孔機(jī)的型式及配備功能種類非常多，以下List評估重點

A.軸數(shù)：和產(chǎn)量有直接關(guān)系

B.有效鉆板尺寸

C.鉆孔機(jī)臺面：選擇振動小，強(qiáng)度平整好的材質(zhì)。

D.軸承(Spindle)

E.鉆盤：自動更換鉆頭及鉆頭數(shù) F.壓力腳

G.X、Y及Z軸傳動及尺寸：精準(zhǔn)度，X、Y獨立移動

H.集塵系統(tǒng)：搭配壓力腳，排屑良好，且冷卻鉆頭功能

I.StepDrill的能力

J.斷針偵測

K.RUNOUTDrilling-鉆孔6.4.1.1鉆孔房環(huán)境設(shè)計A.溫濕度控制

B.干凈的環(huán)境

C.地板承受之重量

D.絕緣接地的考量

E.外界振動干擾

Drilling-鉆孔6.4.2物料介紹

鉆孔作業(yè)中會使用的物料有鉆針(DrillBit),墊板(Back-upboard),蓋板(Entryboard)等.以下逐一介紹:圖6.1為鉆孔作業(yè)中幾種物料的示意圖

Drilling-鉆孔6.4.2.1鉆針(DrillBit),或稱鉆頭,其品質(zhì)對鉆孔的良差有直接立即的影響,以下將就其材，外型結(jié)構(gòu)、及管理簡述之。

A.鉆針組成材料主要有三:

a.硬度高耐磨性強(qiáng)的碳化鎢(TungstenCarbide,WC)

b.耐沖擊及硬度不錯的鈷(Cobalt)

c.有機(jī)粘著劑.

三種粉末按比例均勻混合之后,于精密控制的焚爐中于高溫中在模子中燒結(jié)(Sinter)而成.其成份約有94%是碳化鎢,6%左右是鈷。耐磨性和硬度是鉆針評估的重點其合金粒子愈細(xì)能提高硬度以及適合鉆小孔.通常其合金粒子小于1micron.Drilling-鉆孔B.外型結(jié)構(gòu)

鉆針之外形結(jié)構(gòu)可分成三部份,見圖6.2,即鉆尖(drillpoint)、退屑槽(或退刃槽Flute)、及握柄(handle,shank)。以下用圖標(biāo)簡介其功能:Drilling-鉆孔a.鉆尖部份(DrillPoint)-圖6.3Drilling-鉆孔鉆尖部份(DrillPoint)(1)鉆尖尖角角(PointAngle)(2)第第一一鉆鉆尖尖面面(PrimaryFace)及角角(3)第第二二鉆鉆尖尖面面(Secondaryface)及角角(4)橫橫刃刃(Chiseledge)(5)刃刃筋筋(Margin)Drilling-鉆孔孔a.鉆尖尖部部份份鉆尖尖是是由由兩兩個個窄窄長長的的第第一一鉆鉆尖尖面面及及兩兩個個呈呈三三角角形形鉤鉤狀狀的的第第二二鉆鉆尖尖面面所所構(gòu)構(gòu)成成的的,此此四四面面會會合合于于鉆鉆尖尖點點,在在中中央央會會合合處處形形成成兩兩條條短短刃刃稱稱為為橫橫刃刃(Chiseledge),是最最先先碰碰觸觸板板材材之之處處,此此橫橫刃刃在在壓壓力力及及旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)下下即即先先行行定定位位而而鉆鉆入入stack中,第第一一尖尖面面的的兩兩外外側(cè)側(cè)各各有有一一突突出出之之方方形形帶帶片片稱稱為為刃刃筋筋(Margin),此刃刃筋筋一一直直隨隨著著鉆鉆體體部部份份盤盤旋旋而而上上,為為鉆鉆針針與與孔孔壁壁的的接接觸觸部部份份.而刃刃筋筋與與刃刃唇唇交交接接處處之之直直角角刃刃角角(Corner)對孔壁的的品質(zhì)非非常重要要,鉆尖尖部份介介于第一一尖面與與第二尖尖面之間間有長刃刃,兩兩長刃在在與兩橫橫刃在中中間部份份相會而而形成突突出之點點是為尖尖點,此此兩長長刃所形形成的夾夾角稱鉆鉆尖角(Pointangle),Drilling-鉆孔a.鉆尖部份份鉆紙質(zhì)之之酚醛樹樹脂基板板時因所所受阻力力較少,其鉆鉆尖角約約為90°°~110°,鉆FR4的玻纖板板時則尖尖角需稍稍鈍為115°°~135°°,最最常見者者為130°者者。第第一尖面面與長刃刃之水平平面所呈呈之夾面面角約為為15°稱為為第一尖尖面角(PrimaryFaceAngle),而第二尖尖面角則則約為30°°,另另有橫橫刃與刃刃唇所形形成的夾夾角稱為為橫刃角角(cheiselEdgeAngle)。Drilling-鉆孔b.退屑槽(Flute)鉆針的結(jié)結(jié)構(gòu)是由由實體與與退屑的的空槽二二者所組組成。實實體之最最外緣上上是刃筋筋,使使鉆針針實體部部份與孔孔壁之間間保持一一小間隙隙以減少少發(fā)熱。。其盤旋旋退屑槽槽(Flute)側(cè)斷面上上與水平平所成的的旋角稱稱為螺旋旋角(HelixorFluteAngle),此螺旋角角度小時時,螺螺紋較稀稀少,路路程近退退屑快,但因因廢屑退退出以及及鉆針之之進(jìn)入所所受阻力力較大,容易易升溫造造成尖部部積屑積積熱,形形成樹脂脂之軟化化而在孔孔壁上形形成膠渣渣(smear)。。此螺旋角角大時鉆鉆針的進(jìn)進(jìn)入及退退屑所受受之磨擦擦阻力較較小而不不易發(fā)熱熱,但但退料太太慢。Drilling-鉆孔c.握柄(Shank)被Spindle夾具夾住住的部份份,為為節(jié)省材材料有用用不銹鋼鋼的。鉆針整體體外形有有4種形形狀:(1)鉆鉆部與握握柄一樣樣粗細(xì)的的StraightShank,(2)鉆部比主主干粗的的稱為CommonShank。。(3)鉆部大于于握柄的的大孔鉆鉆針(4)粗細(xì)細(xì)漸近式式鉆小孔孔鉆針。。Drilling-鉆孔C.鉆針的檢檢查與重重磨a.檢查方法法20~40倍實體體顯微鏡鏡檢查,見圖6.4Drilling-鉆孔b.鉆針的重重磨(Re-Sharpping)為孔壁品品質(zhì)鉆針針壽命,可依下下表做重重磨管理理。一一般鉆針針以四層層板之三三個疊高高(High)而言,壽壽命可可達(dá)5000-6000擊擊(Hit),總共可以以重磨三三次。(應(yīng)重磨磨擊數(shù)表表)Drilling-鉆孔板類疊落層數(shù)應(yīng)重磨之擊數(shù)單面板3High3000Hits雙面板3High2000~2500Hits一般多層板2~3High1500Hits6.4.2.2.蓋板EntryBoard(進(jìn)料板)A.蓋板的的功用用有:a.定位b.散熱c.減少毛毛頭d.鉆頭的的清掃掃e.防止壓壓力腳腳直接接壓傷傷銅面面Drilling-鉆孔B.蓋板的的材料料:以下簡簡述其其種類類及優(yōu)優(yōu)缺點點a.復(fù)合材材料-是是用木木漿纖纖維或或紙材材,配配合酚酚醛樹樹脂當(dāng)當(dāng)成粘粘著劑劑熱壓壓而成成的。。其其材材質(zhì)與與單面面板之之基材材相似似。此此種材材料最最便宜宜.b.鋁箔壓壓合材材料─是用薄薄的鋁鋁箔壓壓合在在上下下兩層層，中中間填填去脂脂及去去化學(xué)學(xué)品的的純木木屑.c.鋁合金金板─5~30mil,各種不不同合合金組組成,價格格最貴貴上述材材料依依各廠廠之產(chǎn)產(chǎn)品層層次,環(huán)境境及管管理.成本本考量量做最最適當(dāng)當(dāng)?shù)倪x選擇.其品品質(zhì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)必必須:表面面平滑滑,板板子平平整,沒有有雜質(zhì)質(zhì),油油脂,散熱熱要好好.Drilling-鉆孔6.4.2.3墊板Back－－upboard墊板的的功用用有：：a.保護(hù)鉆鉆機(jī)之之臺面面，，b.防止出出口性性毛頭頭(ExitBurr）c.降低鉆鉆針溫溫度。。d.清潔鉆鉆針溝溝槽中中之膠膠渣。Drilling-鉆孔B.材料種種類：ａ.復(fù)復(fù)合合材料料-其制制造法法與紙紙質(zhì)基基板類類似，，但以以木屑屑為基基礎(chǔ)，，再混混合含含酸或或鹽類類的粘粘著劑劑，高高溫高高壓下下壓合合硬化化成為為一體體而硬硬度很很高的的板子子.b.酚醛樹樹脂板板（phenolic））─價格比比上述述的合合板要要貴一一些，，也就就是一一般單單面板板的基基材.c.鋁箔壓壓合板板─與與蓋板板同VBU墊板───是是指VentedBackUp墊板，，上下下兩面面鋁箔箔中層層為折折曲同同質(zhì)的的純鋁鋁箔，，空氣氣可以以自由由流通通其間間，一一如石石棉浪浪一樣樣。墊墊板板的選選擇一一樣依依各廠廠條件件來評評估.其重重點在在:不不含有有機(jī)油油脂,屑夠夠軟不不傷孔孔壁,表面面夠硬硬,板板厚均均勻,平整整等。。Drilling-鉆孔6.4.3操作6.4.3.1CNC控制現(xiàn)有CAD/CAM工作站站都可可直接接轉(zhuǎn)換換鉆孔孔機(jī)接接受之之語言言只要要設(shè)定定一些些參數(shù)數(shù)如各各孔號號代表表之孔孔徑等等即可可.大大部分分工廠廠鉆孔孔機(jī)數(shù)數(shù)量動動輒幾幾十臺臺因此此多有有連網(wǎng)網(wǎng)作業(yè)業(yè)由工工作站站直接接指示示.若若加上上自動動Loading/Unloading則人員員可減減至最最少.Drilling-鉆孔6.4.3.2作業(yè)條條件鉆孔最最重要要兩大大條件件就是是"FeedsandSpeeds"進(jìn)刀速速度及及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度度，以以下做做一敘敘述述A.進(jìn)刀速速度(Feeds):每分鐘鐘鉆入入的深深度，，多以以吋／／分(IPM)表示。。上式式已為為"排排屑量量"(ChipLoad)取代，，鉆針針之所所以能能刺進(jìn)進(jìn)材料料中心心須要要退出出相同同體積積的鉆鉆屑才才行，，其表表示的的方法法是以以鉆針針每旋旋轉(zhuǎn)一一周后后所能能刺進(jìn)進(jìn)的吋吋數(shù)(in/R)。Drilling-鉆孔CL=In/minR/minB.旋轉(zhuǎn)速度(Speeds)一每分鐘鐘所旋轉(zhuǎn)圈圈數(shù)(RevolutionPerMinuteRPM)Drilling-鉆孔鉆針線性速度（尺/分）×12鉆針直徑×3.14RPM=通常轉(zhuǎn)數(shù)約約為６萬－－８萬RPM，轉(zhuǎn)速太高時時會造成積積熱及磨損損鉆針。當(dāng)當(dāng)進(jìn)刀速速度約為120in/min左右，轉(zhuǎn)速速為６萬RPM時，其每一一轉(zhuǎn)所能刺刺入的深度度為其排屑屑量。Drilling-鉆孔Chipload排屑量=120in/min60,000R/min=0.002in/R排屑量高表表示鉆針快快進(jìn)快出而而與孔壁接接觸時間短短，反之排排屑量低時時,表示鉆鉆針進(jìn)出緩緩慢與孔壁壁磨擦?xí)r間間增長以致致孔溫升高高。設(shè)定排屑量量高或低隨隨下列條件件有所不同同:1.孔徑徑大小2.基板板材料3.層數(shù)數(shù)4.厚度度Drilling-鉆孔6.4.4作業(yè)注意事事項A、轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)刀刀數(shù)的設(shè)定定，應(yīng)依實實際的作業(yè)業(yè)狀況，機(jī)機(jī)器所附手手冊上的條條件僅為參參考，仍須須修正B、定期測量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)刀刀數(shù),Runout等數(shù)值.C、真空吸塵極極為重要，，設(shè)計時應(yīng)應(yīng)over實際需要，，以達(dá)100%效率率，定期更更換。D.Spindle及夾頭需隨隨時保持清清潔E.Runout一定要保持持在0.0005"以下F.臺面上塵屑屑要用吸塵塵器去除，，切勿用吹吹氣的方式式Drilling-鉆孔6.5小孔鉆6.5.1小孔定定義直徑0.6mm以下稱小孔孔,0.3mm以下稱微孔孔(microhole)Drilling-鉆孔6.5.2小孔加工現(xiàn)現(xiàn)有機(jī)鉆及及非機(jī)鉆,現(xiàn)就機(jī)鉆鉆加以探討討小直徑鉆孔孔加工小直徑鉆頭頭的規(guī)格依依使用人、、廠商而略略有不同，，一般0.3mm的稱極小徑徑鉆頭，由由于表面面粘著技術(shù)術(shù)(SurfaceMountTechnology)大量應(yīng)用，，小徑、極極小徑的鉆鉆孔也日益益增多，因因此PC板鉆頭與與鉆孔機(jī)機(jī)的問題題就油然然而生；；而怎樣樣來防止止鉆頭的的折斷是是鉆孔加加工最主主要的癥癥結(jié)，其其折斷的的主要原原因如下下：1.鉆頭的形形狀和材材質(zhì)2.鉆鉆頭的的外徑與與縱橫比比(Aspect)3.PC板的種類類(材質(zhì)質(zhì)、厚度度與層數(shù)數(shù))4.鉆鉆孔機(jī)機(jī)的振動動和主軸軸的振動動5.鉆鉆孔條件件(轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)與進(jìn)刀刀速度)6.蓋蓋板、墊墊板的選選擇Drilling-鉆孔A小孔徑鉆鉆孔機(jī)實施小孔孔徑鉆孔孔時必須須考慮到到機(jī)械的的精度，，而其最最主要在在于位置置的精度度；一般般通稱稱的位置置精度包包括以下下幾個因因素而言言：程序設(shè)計計的位置置與實際際工作臺臺上位置置精度的的誤差。。最近的的新機(jī)種種通常亦亦有±10~15μm左右的誤誤差。2.因因主軸軸振動所所造成的的誤差。。(尤其其必須考考慮到運運轉(zhuǎn)時的的誤差)3.鉆鉆頭鉆鉆入PC瞬間的偏偏差，大大時可達(dá)達(dá)10μm，其原因很很復(fù)雜；；主軸、、鉆頭、、壓板板等等都都有關(guān)連連。Drilling-鉆孔4.鉆頭本身身的彎曲曲；鉆入入的點至至穿通止止之間的的彎曲即即孔位彎彎曲精度度?？孜晃磺脑蚪?jīng)歸歸納如表表所示Drilling-鉆孔因素1234鉆孔機(jī)工作臺的位置精度○主軸的振動○Z軸的垂直精度○PC板的材料○壓板的材料○鉆頭的形狀△○為了要提提高孔位位精度，，只因歸歸于鉆頭頭是不合合理的，，鉆孔機(jī)機(jī)等其它它的因素素也應(yīng)加加以改改善:－－適當(dāng)當(dāng)條件：：如進(jìn)刀刀速、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的調(diào)調(diào)整，分分段鉆的的作業(yè)等等。－－STACK的置放在在生產(chǎn)線線上做小小徑鉆孔孔加工時時，以操操縱大直直徑的方方法來處處理小徑徑時，常常會有忽忽略的問問題產(chǎn)生生；其實實最重要要的是將將PCB牢牢的固固定于