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PCB機械鉆孔工藝常見問題及處理方法

更新時間:2017-12-06 15:44:00點擊次數: 文章來源:深北電子
PCB機械鉆孔工藝常見問題及處理方法
【來源】:E-TECH     

一、鉆孔檔(Drill File)介紹 

常見鉆孔及含義: 

PTH - 鍍通孔:孔壁鍍覆金屬而用來連接中間層或外層的導電圖形的孔。 

NPTH - 非鍍通孔:孔壁不鍍覆金屬而用于機械安裝或機械固定組件的孔。 

VIA - 導通孔:用于印制板不同層中導電圖形之間電氣連接(如埋孔、盲孔等),但不能插裝組件引腿或其它增強材料的鍍通孔。 

盲孔:僅延伸到印制板的一個表面的導通孔。 

埋孔:未延伸到印制板表面的導通孔。 

常見格式: 

S&m 

Exel.drl 

單位制: 

METRIC(mm) 

ENGLISH(inch or mil) 

單位換算: 

1 inch = 1000 mil = 2.54 cm = 25.4 mm 

1 mm = 0.03937 inch = 39.37 mil 

坐標格式: 

LEADING ZERO SUPPRESS:坐標整數字前面的0 省略,小數字數不夠以0 補齊。 

TRAILING ZERO SUPPRESS:坐標小數字后面的0 省略,整數字數不夠以0 補齊。 

NONE ZERO SUPPRESS:整數和小數字數不夠均以0 補齊。 

FORMAT(小數點之隱藏) :共有十種格式。 

二、鉆孔盤(DRILL RACK)介紹 

主要描述鉆孔檔中用到的鉆頭大小,有的還說明孔是PTH 或NPTH。 

鉆孔盤一般以M48 開頭,排列在鉆孔文件的前面。也有單獨以文件說明。 

DRILL RACK+DRILL FILE=完整的鉆孔圖形 

常用字段: 

Tool :鉆頭編號 

Size :孔徑大小 

Pltd :PTH 或NPTH 說明 

Feed :下刀速 

Speed :轉速 

Qty :孔數 

三、鏡頭檔(Apeture File)介紹 

鏡頭檔主要描述相應Gerber File 所用鏡頭之形狀和大小。 

Apeture File + Gerber File =完整的PCB Layout 圖形。 

常用字段: 

D_Code:D 碼,即鏡頭編號 

Shape:鏡頭形狀 

Size:鏡頭大小 

1、斷鉆咀 

產生原因有:主軸偏轉過度;數控鉆機鉆孔時操作不當;鉆咀選用不合適;鉆頭的轉速不足,進刀速率太大;疊板層數太多;板與板間或蓋板下有雜物;鉆孔時主軸的深度太深造成鉆咀排屑不良發生絞死;鉆咀的研磨次數過多或超壽命使用;蓋板劃傷折皺、墊板彎曲不平;固定基板時膠帶貼的太寬或是蓋板鋁片、板材太??;進刀速度太快造成擠壓;補孔時操作不當;蓋板鋁片下嚴重堵灰;焊接鉆咀尖的中心度與鉆咀柄中心有偏差。 

解決方法: 

(1) 通知機修對主軸進行檢修,或者更換好的主軸。 

(2) A、檢查壓力腳氣管道是否有堵塞;B、根據鉆咀狀態調整壓力腳的壓力,檢查壓力腳壓緊時的壓力數據,正常為7.5公斤;C、檢查主軸轉速變異情況及夾嘴內是否有銅絲影響轉速的均勻性;D、鉆孔操作進行時檢測主軸轉速變化情況及主軸的穩定性;(可以作主軸與主軸之間對比)E、認真調整壓力腳與鉆頭之間的狀態,鉆咀尖不可露出壓腳,只允許鉆尖在壓腳內3.0mm處;F、檢測鉆孔臺面的平行度和穩定度。 

(3) 檢測鉆咀的幾何外形,磨損情況和選用退屑槽長度適宜的鉆咀。 

(4) 選擇合適的進刀量,減低進刀速率。 

(5) 減少至適宜的疊層數。 

(6) 上板時清潔板面和蓋板下的雜物,保持板面清潔。 

(7) 通知機修調整主軸的鉆孔深度,保持良好的鉆孔深度。(正常鉆孔的深度要控制在0.6mm為準。) 

(8) 控制研磨次數(按作業指導書執行)或嚴格按參數表中的參數設置。 

(9) 選擇表面硬度適宜、平整的蓋、墊板。 

(10) 認真的檢查膠紙固定的狀態及寬度,更換蓋板鋁片、檢查板材尺寸。 

(11)適當降低進刀速率。 

(12) 操作時要注意正確的補孔位置。 

(13) A、檢查壓腳高度和壓腳的排氣槽是否正常;B、吸力過大,可以適當的調小吸力。 

(14) 更換同一中心的鉆咀。 

2、孔損 

產生原因為:斷鉆咀后取鉆咀;鉆孔時沒有鋁片或夾反底版;參數錯誤;鉆咀拉長;鉆咀的有效長度不能滿足鉆孔疊板厚度需要;手鉆孔;板材特殊,批鋒造成。 

解決方法: 

(1) 根據前面問題1,進行排查斷刀原因,作出正確的處理。 

(2) 鋁片和底版都起到保護孔環作用,生產時一定要用,可用與不可用底版分開、方向統一放置,上板前再檢查一次。 

(3) 鉆孔前,必須檢查鉆孔深度是否符合,每支鉆咀的參數是否設置正確。 

(4) 鉆機抓起鉆咀,檢查清楚鉆咀所夾的位置是否正確再開機,開機時鉆咀一般不可以超出壓腳。 

(5) 在鉆咀上機前進行目測鉆咀有效長度,并且對可用生產板的疊數進行測量檢查。 

(6) 手動鉆孔切割精準度、轉速等不能達到要求,禁止用人手鉆孔。 

(7) 在鉆特殊板設置參數時,根據品質情況進行適當選取參數,進刀不宜太快。 

3、孔位偏、移,對位失準 

產生原因為:鉆孔過程中鉆頭產生偏移;蓋板材料選擇不當,軟硬不適;基材產生漲縮而造成孔位偏;所使用的配合定位工具使用不當;鉆孔時壓腳設置不當,撞到銷釘使生產板產生移動;鉆頭運行過程中產生共振;彈簧夾頭不干凈或損壞;生產板、面板偏孔位或整疊位偏移;鉆頭在運行接觸蓋板時產生滑動;蓋板鋁片表面劃痕或折痕,在引導鉆咀下鉆時產生偏差;沒有打銷釘;原點不同;膠紙未貼牢;鉆孔機的X、Y軸出現移動偏差;程序有問題。 

解決方法: 

A、檢查主軸是否偏轉; 

B、減少疊板數量,通常雙面板疊層數量為鉆頭直徑的6倍而多層板疊層數量為鉆頭直徑的2~3倍; 

C、增加鉆咀轉速或降低進刀速率; 

   

D、檢查鉆咀是否符合工藝要求,否則重新刃磨; 

E、檢查鉆咀頂尖與鉆咀柄是否具備良好同中心度; 

F、檢查鉆頭與彈簧夾頭之間的固定狀態是否緊固; 

G、檢測和校正鉆孔工作臺板的穩定和穩定性。 

(2) 選擇高密度0.50mm的石灰蓋板或者更換復合蓋板材料(上下兩層是厚度0.06mm的鋁合金箔,中間是纖維芯,總厚度為0.35mm)。 

(3) 根據板材的特性,鉆孔前或鉆孔后進行烤板處理(一般是145℃±5℃,烘烤4小時為準)。 

(4) 檢查或檢測工具孔尺寸精度及上定位銷的位置是否有偏移。 

(5) 檢查重新設置壓腳高度,正常壓腳高度距板面0.80mm為鉆孔最佳壓腳高度。 

(6) 選擇合適的鉆頭轉速。 

(7) 清洗或更換好的彈簧夾頭。 

(8) 面板未裝入銷釘,管制板的銷釘太低或松動,需要重新定位更換銷釘。 

(9) 選擇合適的進刀速率或選抗折強度更好的鉆頭。 

(10) 更換表面平整無折痕的蓋板鋁片。 

   

(11) 按要求進行釘板作業。 

(12) 記錄并核實原點。 

(13) 將膠紙貼與板邊成90o直角。 

(14) 反饋,通知機修調試維修鉆機。 

(15) 查看核實,通知工程進行修改。 

4、孔大、孔小、孔徑失真 

產生原因為:鉆咀規格錯誤;進刀速度或轉速不恰當;鉆咀過度磨損;鉆咀重磨次數過多或退屑槽長度底低于標準規定;主軸本身過度偏轉;鉆咀崩尖,鉆孔孔徑變大;看錯孔徑;換鉆咀時未測孔徑;鉆咀排列錯誤;換鉆咀時位置插錯;未核對孔徑圖;主軸放不下刀,造成壓刀;參數中輸錯序號。 

解決方法: 

(1) 操作前應檢查鉆頭尺寸及控制系統是否指令發生錯誤。 

(2) 調整進刀速率和轉速至最理想狀態。 

(3) 更換鉆咀,并限制每支鉆咀鉆孔數量。通常按照雙面板(每疊四塊)可鉆3000~3500孔;高密度多層板上可鉆500個孔;對于FR-4(每疊三塊)可鉆3000個孔;而對較硬的FR-5,平均減小30%。 

(4) 限制鉆頭重磨的次數及重磨尺寸變化。對于鉆多層板每鉆500孔刃磨一次,允許刃磨2~3次;每鉆1000孔可刃磨一次;對于雙面板每鉆3000孔,刃磨一次,然后鉆2500孔;再刃磨一次鉆2000孔。鉆頭適時重磨,可增加鉆頭重磨次數及增加鉆頭壽命。通過工具顯微鏡測量,在兩條主切削刃全長內磨損深度應小于0.2mm。重磨時要磨去0.25mm。定柄鉆頭可重磨3次;鏟形鉆頭重磨2次。 

(5) 反饋給維修進行動態偏轉測試儀檢查主軸運行過程的偏轉情況,嚴重時由專業的供應商進行修理。 

(6) 鉆孔前用20倍鏡檢查刀面,將不良鉆咀刃磨或者報廢處理。 

(7) 多次核對、測量。 

(8) 在更換鉆咀時可以測量所換下鉆咀,已更換鉆咀測量所鉆第一個孔。 

(9) 排列鉆咀時要數清楚刀庫位置。 

(10) 更換鉆咀時看清楚序號。 

(11) 在備刀時要逐一核對孔徑圖的實際孔徑。 

(12) 清洗夾咀,造成壓刀后要仔細測量及檢查刀面情況。 

(13) 在輸入刀具序號時要反復檢查。 

5、漏鉆孔 

產生原因有:斷鉆咀(標識不清);中途暫停;程序上錯誤;人為無意刪除程序;鉆機讀取資料時漏讀取。 

解決方法: 

(1) 對斷鉆板單獨處理,分開逐一檢查。 

(2) 在中途暫停后再次開機,要將其倒退1~2個孔繼續鉆。 

(3) 一旦判定是工程程序上的錯誤,要立即通知工程更改。 

(4) 在操作過程中,操作員盡量不要隨意更改或刪除程序,必要時通知工程處理。 

(5) 在經過CAM讀取文件后,換機生產,通知機修處理。 

6、批鋒 

產生原因有:參數錯誤;鉆咀磨損嚴重,刀刃不鋒利;底板密度不夠;基板與基板、基板與底板間有雜物;基板彎曲變型形成空隙;未加蓋板;板材材質特殊。 

解決方法: 

(1) 在設置參數時,嚴格按參數表執行,并且設置完后進行檢查核實。 

(2) 在鉆孔時,控制鉆咀壽命,按壽命表設置不可超壽命使用。 

(3) 對底板進行密度測試。 

(4) 釘板時清理基板間雜物,對多層板疊板時用碎布進行板面清理。 

(5) 基板變形應該進行壓板,減少板間空隙。 

(6) 蓋板是起保護和導鉆作用。因此,鉆孔時必須加鋁片。(對于未透不可加鋁片鉆孔) 

(7) 在鉆特殊板設置參數時,根據品質情況進行適當選取參數,進刀不宜太快。 

7、孔未鉆透(未貫穿基板) 

產生原因有:深度不當;鉆咀長度不夠;臺板不平;墊板厚度不均;斷刀或鉆咀斷半截,孔未透;批鋒入孔沉銅后形成未透;主軸夾嘴松動,在鉆孔過程中鉆咀被壓短;未夾底板;做首板或補孔時加了兩張墊板,生產時沒更改。 

解決方法: 

(1) 檢查深度是否正確。(分總深度和各個主軸深度) 

(2) 測量鉆咀長度是否夠。 

(3) 檢查臺板是否平整,進行調整。 

(4) 測量墊板厚度是否一致,反饋并更換墊板。 

(5) 定位重新補鉆孔。 

(6) 對批鋒來源按前面進行清查排除,對批鋒進行打磨處理。 

(7) 對主軸松動進行調整,清洗或者更換索嘴。 

(8) 雙面板上板前檢查是否有加底板。 

(9) 作好標記,鉆完首板或補完孔要將其更改回原來正常深度。 

8、面板上出現藕斷絲連的卷曲形殘屑 

產生原因有:未采用蓋板或鉆孔工藝參數選擇不當。 

解決方法: 

(1) 應采用適宜的蓋板。 

(2) 通常應選擇減低進刀速率或增加鉆頭轉速 

9、堵孔(塞孔) 

產生原因有:鉆頭的有效長度不夠;鉆頭鉆入墊板的深度過深;基板材料問題(有水份和污物);墊板重復使用;加工條件不當所致,如吸塵力不足;鉆咀的結構不行;鉆咀的進刀速太快與上升搭配不當。 

解決方法: 

(1) 根據疊層厚度選擇合適的鉆頭長度,可以用生產板疊板厚度作比較。 

(2) 應合理的設置鉆孔的深度(控制鉆咀尖鉆入墊板0.5mm為準)。 

(3) 應選擇品質好的基板材料或者鉆孔前進行烘烤(正常是145℃±5烘烤4小時)。 

(4) 應更換墊板。 

(5) 應選擇最佳的加工條件,適當調整鉆孔的吸塵力,達到7.5公斤每秒。 

(6) 更換鉆咀供應商。 

(7) 嚴格根據參數表設置參數。 

10、孔壁粗糙 

產生原因有:進刀量變化過大;進刀速率過快;蓋板材料選用不當;固定鉆頭的真空度不足(氣壓);退刀速率不適宜;鉆頭頂角的切削前緣出現破口或損壞;主軸產生偏轉太大;切屑排出性能差。 

解決方法: 

(1) 保持最佳的進刀量。 

(2) 根據經驗與參考數據調整進刀速率與轉速,達到最佳匹配。 

(3) 更換蓋板材料。 

(4) 檢查數控鉆機真空系統(氣壓)并檢查主軸轉速是否有變化。 

(5) 調整退刀速率與鉆頭轉速達到最佳狀態。 

(6) 檢查鉆頭使用狀態,或者進行更換。 

(7) 對主軸、彈簧夾頭進行檢查并進行清理。 

(8) 改善切屑排屑性能,檢查排屑槽及切刃的狀態。 

11、孔口孔緣出現白圈(孔緣銅層與基材分離、爆孔) 

產生原因:鉆孔時產生熱應力與機械力造成基板局部碎裂;玻璃布編織紗尺寸較粗;基板材料品質差(紙板料);進刀量過大;鉆咀松滑固定不緊;疊板層數過多。 

解決方法: 

(1) 檢查鉆咀磨損情況,然后再更換或是重磨。 

(2) 選用細玻璃紗編織成的玻璃布。 

(3) 更換基板材料。 

(4) 檢查設定的進刀量是否正確。 

(5) 檢查鉆咀柄部直徑大小及主軸彈簧夾的夾力是否足夠。 

(6) 根據工藝規定疊層數據進行調整 

以上是PCB機械鉆孔生產中經常出現的問題,在實際操作中應多測量多檢查。同時,嚴格規范作業對控制鉆孔生產品質故障有很大的益處,對改善產品質量、提高生產效益,也有很大的幫助。 

                                                                                                                                                                             (轉自PCB信息網)


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