PCB背鉆工藝開發(fā)

1、報(bào)告編號(hào)：TE-2021-9-15主題背鉆工藝開發(fā)技術(shù)人員彭承剛目的開發(fā)新工藝相關(guān)工序鉆孔、層壓轉(zhuǎn)呈人員詹總工、任經(jīng)理、鐘經(jīng)理、劉經(jīng)理日期2021-9-15處理結(jié)果POSALUX鉆機(jī)能完成制作深度公差為+/-25um,水平偏移度根據(jù)二鉆孔位公差限制為+/-0.1mm,二鉆孔(背鉆)刀徑比一鉆孔刀徑最少大0.35mm、簡介:隨著信息化產(chǎn)業(yè)的不斷推動(dòng),數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?頻率越來越高,以及大功率供放器的運(yùn)用,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的PCBS已經(jīng)不能滿足這種高頻電路的需要.一些技術(shù)領(lǐng)先的交換機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來重視對(duì)于信號(hào)的完整性傳輸研究,且已證實(shí)PTH孔無用孔銅局部有著重大影響,所以使用背鉆技術(shù)去除這局部孔可

2、以低本錢,且滿足高頻、高速的性能.本文主要從客戶需要出發(fā),通過籌劃和試驗(yàn),對(duì)如何開發(fā)此項(xiàng)新工藝進(jìn)行一個(gè)完整的闡述.二、前期籌劃2.1識(shí)別關(guān)鍵流程以及易產(chǎn)生缺陷分析2.1.1鉆通孔缺陷分析：背鉆的一鉆孔偏會(huì)加大背鉆孔與一鉆孔對(duì)準(zhǔn)度差異,對(duì)背鉆精度造成較大影響,所以必須嚴(yán)格限制一鉆孔位精度.采取舉措：(1)此類孔必須采用新刀鉆孔.(2)鉆孔參數(shù)優(yōu)化：降低CHIPLOAD.2.1.2背鉆缺陷分析：背鉆是利用鉆機(jī)的深度限制功能實(shí)現(xiàn)盲孔的加工,以去除局部孔銅.其公差主要受到背鉆設(shè)備精度和介質(zhì)厚度公差的影響.采取舉措：(1)對(duì)背鉆深度進(jìn)行水平研究,判斷是否足夠；(2)監(jiān)控背鉆深度和介質(zhì)厚度公差.三、背鉆初

3、始水平研究背鉆工藝開發(fā)測(cè)量單元3.2背鉆深度公差水平研究目前用于生產(chǎn)背鉆和盲孔的鉆機(jī)絕大局部為高頻電子感應(yīng)原理鉆機(jī),其加工精度較高,但其精度容易受外界的影響,如鉆刀的電阻大小、鉆刀刀尖上的粉塵與銅絲、板厚的公差、蓋板與測(cè)量單元接觸效果,板的翹曲度等,容易導(dǎo)致鉆機(jī)報(bào)警和影響鉆機(jī)深度限制,因此生產(chǎn)時(shí)需要注意選擇更為適宜的鉆孔物料及鉆孔方法.3.2.1使用不同類型鉆刀比擬從理論上說,在相同的對(duì)準(zhǔn)度偏差的前提下,背鉆鉆刀的刀尖角度越小那么短線長度的偏差越大,背鉆鉆刀的刀尖角度越大那么短線長度,高頻電子感應(yīng)原理鉆機(jī)工作原理為鉆刀與PCB板或蓋板導(dǎo)體接觸,系統(tǒng)通過高頻電子導(dǎo)通形成回路,回路的重要導(dǎo)體為鉆刀

4、見圖因此鉆刀會(huì)影響背鉆的精度.3.1背鉆定位水平研究3.1.1當(dāng)背鉆backdrill與初鉆力rstdrill的對(duì)準(zhǔn)度較差時(shí),那么會(huì)導(dǎo)致短線長度stublength3-1-1-1,從而影響背鉆的精度.按公司難度限制表,孔位公差為+/-0.1mm.以左圖為例,孔左邊二鉆到一鉆距離47.09um,孔右邊二鉆到一鉆距離155.12um,兩邊相差88um,即偏差44uni另外,為減小背鉆與初鉆的對(duì)準(zhǔn)度誤差,背鉆與初鉆時(shí)使用鉆機(jī)的同一象限生產(chǎn),由于PCB板鉆孔時(shí)上外表的孔位精度要高于下外表的孔位精度.3.1.2與上述原理相同,要得到良好的階梯背鉆效果,且滿足電性能,除需要克服偏位外,還要鉆掉一鉆后的孔壁

5、銅,所以其包含二鉆對(duì)準(zhǔn)度公差和孔徑公差0.1mm+0.075mm共偏差0.175mm,從而得到二鉆孔背鉆刀徑比一鉆孔刀徑最少要大0.35mm(0.175mmX2).3-2-1-1,并從此點(diǎn)開始計(jì)算下鉆深度.一邊大一邊小圖圖3-1-1-1蓋板圖3-2-1-1圖3-2-1-2現(xiàn)有普通焊接式鉆刀見圖3-2-1-2,中間焊接層電阻較大,對(duì)背鉆信號(hào)傳輸有一定影響.所以需要使用鉆刀柄與鉆刀刃一體的全鴇鋼鉆刀.另外,刀尖角度大小影響背鉆孔型和毛刺狀況,現(xiàn)有刀尖角1300鉆刀見圖3-2-1-3,斜率比擬大,對(duì)深度限制效果不佳,因此有必要進(jìn)行改良.但并不是刀尖角度越大越好,刀尖角度的大小還會(huì)影響鉆孔的孔壁質(zhì)量,

6、因此選用幾類刀尖角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)圖3-2-1-4,實(shí)驗(yàn)時(shí)鉆孔參數(shù)相同,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:刀尖角度鉆孔效果判斷130鉆刀斜率大,對(duì)深度限制效果不佳,對(duì)準(zhǔn)度高其次165鉆刀孔形最好,雖然對(duì)準(zhǔn)度存在偏差,但斜率小,深度限制相對(duì)容易最正確180鉆刀無斜率,但嚴(yán)重積壓銅絲、粉塵和孔壁被扯裂,客戶有嚴(yán)格要求可采用其次180平角銃刀無斜率,但嚴(yán)重積壓銅絲、粉塵和孔壁被扯裂,同180.鉆刀其次3.2.1使用不同墊木板比擬3.2.1.1我們的常規(guī)物料中,使用鋁片作蓋板制作盲孔鉆孔,常規(guī)的鋁片規(guī)格為0.15+/-0.02mm,因其很薄,鉆孔時(shí)容易被鉆機(jī)吸塵吸離PCBS面見圖3-2-1-1,導(dǎo)致高頻電子感應(yīng)器對(duì)實(shí)際距離出如

7、圖3-2-1-5所示為鉆刀的刀尖角度對(duì)背鉆深度影響的比照?qǐng)D,當(dāng)鉆孔深度參數(shù)不變時(shí)均鉆到H2位置,鉆刀的刀尖角度變大會(huì)引起背鉆深度H1變大.反之,鉆刀的刀尖角變小會(huì)引起背鉆深度H1)變小,刀尖角度為165的鉆刀參閱圖3-2-1-6于刀尖角度為130的鉆刀的背鉆深度之間有深度差(H3),因此背鉆需要嚴(yán)格限制鉆刀的刀尖角度.需拈孔圖3-2-1-5圖3-2-1-6圖3-2-1-3圖3-2-1-4現(xiàn)感應(yīng)誤差,而且鉆孔時(shí)也有粉塵藏在鋁片下,同樣出現(xiàn)高頻電子感應(yīng)器對(duì)實(shí)際距離出現(xiàn)感應(yīng)誤差,從而嚴(yán)重的降低了背鉆精度.3.2.1.2在PCBS上安裝單面覆銅板見圖3-2-1-3,銅面向下與PCBS面直接接觸,因其有

8、一定厚度和較大硬度,鉆孔時(shí)不容易被吸起,且單面覆銅板的銅厚公差小+/-3um,能夠減少高頻電子感應(yīng)器對(duì)深度的感應(yīng)誤差,另外,單面覆銅板的基材面有清潔鉆刀的作用,能夠清潔鉆刀,防止粉塵、銅屑等殘留,同樣能夠減少高頻電子感應(yīng)器對(duì)深度的感應(yīng)誤差,從而有效的提升了背鉆精度.3.2.1.3比照幾種物料作為蓋板,測(cè)量背鉆深度,見下表蓋板類型GS-030紙0.26蓋板A4紙0.26mm蓋板酚醛蓋板無蓋板SP5無蓋板SP6單曲覆銅板蓋板鋁片0.15mm蓋板實(shí)測(cè)深度單位:mm0.390.390.380.390.390.380.390.380.390.380.360.370.210.190.390.380.390

9、.390.390.390.380.390.390.390.360.370.190.190.390.380.380.390.390.390.390.40.390.390.360.360.20.190.390.380.380.390.380.380.380.390.390.380.360.360.190.190.390.380.390.380.380.380.390.380.380.390.360.360.20.190.390.380.390.390.390.390.380.390.380.390.360.360.190.190.390.390.390.390.390.390.380.390.39

10、0.380.360.360.20.190.390.380.380.390.390.390.380.380.380.380.360.370.190.190.380.380.390.380.390.390.380.390.380.380.370.360.20.190.380.390.390.380.390.380.390.380.380.380.370.360.190.19MAX0.390.390.390.40.390.370.21MIN0.380.380.380.380.380.360.19Rang0.410.360.410.360.410.360.410.360.410.360.390.340

11、.2250.175R-CPK1.601.671.601.811.631.911.351.411.671.602.061.691.871.05AVG0.38550.38650.3870.38550.38450.36250.193STD0.00510.00490.00470.00600.00510.00440.0057R0.01000.01000.01000.02000.01000.01000.0200CP1.631.701.771.381.631.881.46為蓋板的效果最正確.采用165鴇鋼一體鉆刀,配合單面覆銅板作為蓋板,POSALU鉆機(jī)可以將背鉆公差限制在+/-25um.四、現(xiàn)場(chǎng)限制與實(shí)施

12、4.1流程限制實(shí)現(xiàn)孔口錫厚均勻性會(huì)影響背鉆深度的限制,在一鉆孔的根底上實(shí)現(xiàn)背鉆,得到如下效果圖圖165鴇鋼一體鉆刀,配合單面覆銅板作為蓋板CPK1.601.601.631.351.601.691.05Ca0.020.060.080.02-0.02-0.10-0.28從上表可以看出,除鋁片外,其它幾類蓋板都能限制深度CPK在1.33以上,且其中以單面覆銅板作3.3結(jié)論3.3.1根據(jù)我司量產(chǎn)定位精度,背鉆二鉆孔刀徑比一鉆孔刀徑最少要大0.35mm；3.3.23-1)4.24.2.14.2.2背鉆限制實(shí)現(xiàn)按如下代碼編寫鉆孔程式,實(shí)現(xiàn)POSALU新機(jī)的盲孔鉆功能頭文件T01M84XYW0.5X丫X丫M85T02使用鉆孔物料盲孔功能翻開W0.5即由鋁片或銅皮不加鋁片開始再下鉆0.5mm深度盲孔功能關(guān)閉其它鉆孔坐標(biāo)4.2.3操作步驟根據(jù)客戶PCB的特性要求,流程可選擇在鍍銅后或蝕刻后工序但盡量不安排在噴錫后工序制作,因圖3-1(1)將PCB板放置于