印制板钻孔研究.pdf

印制板钻孔研究 曾 强 宝鸡金山电子设备厂设计所 宝鸡 721006 摘 要 从生产实际需要出发 扼要总结了印制电路板钻孔用钻头的刃磨与选用的 经验 提出了钻孔操作过程中常见的故障及排除措施 关键词 印制电路板 钻孔 钻头刃磨 故障 措施 随着电子设备日新月异的发展速度 以 及电器部件功能密度的迅速增加 促使导体 密度也随之日益倍增 因此一块印制板有数 百 成千上万个小孔需要钻 成为当今时代的 需要 钻孔又是印制电路板加工过程中一道 非常主要的工序 而钻头的质量又直接影响 着钻孔的质量和钻孔速度 也影响着金属化 的工艺过程 为此对钻头和钻头刃提出了新 的要求 同时对于钝了的钻头或主切削刃损 伤的钻头必须刃磨 刃磨钻头主要磨出钻头的主切削刃和后 角 主切削刃加强面即四个小平面 这四个小 面是指两个前角面和两个后角面 见图 1 采用这种钻头具有良好的对称性能 轴向力 比较小 不易出毛刺 切削中易于排屑 同时 所产生的热量不太大 棱形钻头尖端定心精 确 其顶角 刃角 113 150 主后角 12 15 副后角 20 30 有些资料介绍可为 30 45 螺旋槽夹角为 30 35 这种钻头 直柄 中柄 粗柄 多为加工印制电路板专门 设计的钻头 特别适用于钻印制板难加工材 料及玻璃纤维 塑料元件等 它具有耐磨性 寿命长 抗压 用它加工印制板可获得孔壁光 洁 无环氧沾污 无毛刺卷边及层铜箔钉头等 弊病 可大大提高印制板的钻孔生产效率 1 钻头的几何形状 为了提高钻头的耐磨性和使用寿命 可 选用优质钻头 除钻头的材料性能好外 还应 重视钻头的几何形状和几何尺寸 若按以下 几条选用钻头 可提高钻头寿命 30 刃角 120 被所有制造者确认为是标准 的 然而在某些情况下改变顶角是有益的 较 大的刃角直到 150 常能得到较长的钻头寿 命 许多试验证明它能得到最大的效率 寿命 能增加十倍 无浮雕钻头 消除钻头边缘的浮雕 加 强钻头强度 片层的厚度厚 钻头的片层增厚使材料 总数增加 并增加钻头的强度 钻头横刃减小 可减少钻孔时工件的垂 直反推力 钻芯刚度好 可减少钻孔时因钻头摆动 而造成钻头偏斜 倒锥角增大 有助于减少钻孔热量 排屑槽的横截面增大 可加快排屑速 度 钻头螺旋角增大 可改善钻削时剪切 力 钻头材料由较小的颗粒组合时 有较高 的抗扭力和良好的热导性 35 第 26卷 电子工业专用设备 1997 年第 3 期 2 关于钻头的耐用度 究竟一支钻头能刃磨几次 这主要视具 体情况而定 一般可刃磨 4 5 次 每次钻孔 量大约 3000 4500 孔 若钻头主切削刃处有 一点损坏一定要磨掉 否则产生新的主切削 刃 将影响钻孔质量 钻孔时应保证印制板铜 和绝缘材料是切削下来而不是撕下来 使孔 内光滑无玻璃布粉沫粘附 外径尺寸 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 4 1 5 1 61 71 8 1 9 2 02 12 22 32 4 2 52 62 7 2 8 2 9 3 0 K0 100 120 140 160 180 200 220 240 280 280 28 0 295 0 310 330 35 0 365 0 38 0 395 0 410 43 0 445 0 460 480 500 52 f10 03 0 050 05 0 070 08 0 110 12 0 150 15 0 20 图 1 螺旋钻头 3 关于钻孔深度 钻孔深度是依钻头和印制板基材的质量 而定 同时还决定钻头的螺旋槽的长度 通常 钻孔深度是钻头直径的 3 5 倍 对于有钻套 的 要有一段螺旋槽留在钻套外面 有钻套的 一段 可小于钻头直径的 3 倍 无钻套的一段 可小于钻头直径的 1 5倍 4 钻板厚度 钻板厚度决定因素是钻头而不是钻孔 机 断钻头主要原因是机床 材料问题 而不 是钻头本身 5 关于钻孔质量 在钻孔时 铜和绝缘材料是切削下来的 而不是被撕下来 孔壁无凹坑缺陷 无玻璃纤维粉沫粘附 有一定粗糙度 0 15 0 20 m 不受污 染 有利于金属化 孔过于光滑 不能保证铜 层良好的粘附 过于粗糙 也不能获得高质量 的金属化 会使金属化孔发生断裂现象 所钻孔的中心线与预定的中心线应重 合 孔的表面形状不椭不锥 孔的两端无鼓边 6 关于转数和进给速度 对于双面板而言 钻头的切削线速度 96m min 进给量为 0 04mm r 一般选取进 36 Vol 26 EEPM 3 1997 给量 在 0 03 0 05mm r 也 取 0 07 0 08mm r 对于多层板钻孔速度要低一些 一般取 70m min 考虑钻头的速度 主要防 止材料过热 过热会熔解或烧坏玻璃纤维或 纸基层压板 根据钻头材料和印制板基材对 钻孔转速选择如下 对于任何质量的硬质合金钻头 钻任 何一种质量的玻璃纤维材料 切削线速度可 在 50 80m min 范围之内 用中等质量的硬质合金钻头 钻中等 质量的玻璃纤维材料其切削速度为150m min 对高质量的硬质合金钻头和高质量的 玻璃 纤维材料 选用 最高的切 削速度约 300m min 转数高 进给速度及钻孔速度都 要增加 综上所述 高质量钻孔必须达到以下几 点 要选用最好的优质钻头 钻孔机床要适用于电路板的生产 主 轴要稳定及全无震荡 优质切削及防尘 钻床安装设备要理想 以免工序生产 指令损害及折断钻头 钻床一定要配备精密钻轴及钻夹头 在钻孔作业中 电路板一定要牢固地 压紧 要有强有力的尘埃及切削排出系统 钻孔主轴转速 40000 90000r min 钻柄的直径一定要同钻床的夹头吻 合 在任何环境下 不能选用已损坏和破 了刃口的钻头 所以在钻孔前要认真仔细检 查钻头的质量 以上的钻孔理论就是让钻头钻孔时 使 用最小的能量来钻较深和较好的孔 为了更好地钻孔 将常见的故障列于附 表中 以便采取措施进行排除 仅供参考 附表 常见故障排除措施 问 题可 能 原 因对 抗 措 施 环氧树脂模糊 a 在钻孔时产生过高的切削温度 b 不良的切屑空隙能力会带来切屑滞留于 孔内空间 c 电路板材料不十分干 a 增加进刀率减低切削速度 b 用 PH 型钻头可增加切屑空隙 c 认真检查电路板材料 d 检查钻头的切屑隙 e 检查钻头的切屑及耐磨性 内层的变形 a 在钻孔时 用过大的机械力 切屑剂塞于锋槽内 钻头变钝 b 绝缘体接连不良 a 改良钻头的切削空隙能力 b 选用 PH 或 RH 型 c 检查切屑的真空 d 切削环境 转速 进刀 过高 钉 头 a 钻头的切削质量损坏 b 进刀率太低 c 钻孔时 于低点行程中枕压时间过长 d 转速及进刀率 a 检查钻头的切削锋 b 增加进刀率 c 减短枕压时间 d 为不同电路板材料选用适当切削条件 钻孔坐标错误 a 钻头漂移 b 主轴示值偏差太大或钻机不够粗壮 a 用复盖板或选用加厚铜片层的电路板 b 减低进刀率 c 检查主轴 d 减少切削角的偏心差 下转第 59 页 37 第 26卷 电子工业专用设备 1997 年第 3 期 根据以上研究对 300mm 片子生产量的 看法 缩短工艺加工时间对于曝光设备来讲 是十分重要的 即使是在对提高生产量更为 重要的辅助时间缩短的情况下 也是如此 以下所述的情况是从现在起关于缩短 工艺加工时间 的一些打算 1 以选用高灵敏度化学放大抗蚀剂和 扫描步进曝光为例 提高扫描速度 降低脉冲 能量的波动 2 缩短等待时间 直到片子和掩模的运 动时间达到精确同步为止 3 至少 片子工作台和片子传递系统要 根据 300mm 片子来相应地增大 自然 设备 自身结构的增大是不可避免的了 为了开发 能满足在上述条件下的精确要求 迅速而准 确的模拟技术将显得更为重要 4 结论 本文对采用 300mm 片子生产效率的开 发进行了研究 仅从曝光设备考虑 我们还不 能期望其生产效率有很大的提高 但总的来 说 我们认识到 随着对全部 300mm 片子工 艺设备全面考虑之时的来临 片子曝光设备 的生产效率也将得以提高 参考文献 略 童表义译自 SEMICON Japan 95 Tech nicalProceedingsSEMITECHNOLOGY SYMPOSIVM 上接 37 页 问 题可 能 原 因对 抗 措 施 钻头破裂 a 切屑堵塞 b 起切削负荷 c 钻床主轴示值偏差 d 钻头漂移 a 在适合切削条件下选择钻头 b 减低进刀率 c 检查主轴 d 用复盖板改良钻头材料硬度 切削屑线圈 a 切削真空不够 b 进刀率太慢而形成铜片层过厚 钻头锥角 太小 a 检查切削真空及清洗 b 进刀率加大 钻头锥角加大 气 眼 a 包裹层缺陷 b 孔内墙起坑的相称对比不正确 a 检查包裹层 b 参看本文 表面光洁差 的问题 孔面 孔底的变形 a 不正确的进刀率 b 钻孔机床主轴不够刚强 a 选定进刀率 40 70 回旋 b 要用复盖板 c 检查钻机主轴 孔面 孔底产生毛刺 a 钻头切削锋钝及磨损 b