半金屬化孔的合理設(shè)計(jì)及加工方法

1、半金屬化孔的合理設(shè)計(jì)及加工方法摘要：半金屬化孔成型后的孔壁銅皮翹起、披鋒殘留問(wèn)題一宜是PCBfe件機(jī)械加工中的一個(gè)難題。殘留在半金屬化孔內(nèi)的銅絲和披鋒在下游的SMTF家的焊接過(guò)程中，容易出現(xiàn)焊點(diǎn)不牢、虛焊、橋接短路等問(wèn)題。因此半金屬化孔的銅皮翹起和披鋒一般不為大多SMTT家的IQC所接受。本文介紹了從CAM7CA彼計(jì)上以及加工技巧上有效的控制、減小半金屬化孔的銅皮翹起和披鋒的幾種方法，同時(shí)評(píng)估各種加工方法對(duì)成本控制和制作周期的影響。前言如何控制半金屬化孔成型后的孔壁銅皮翹起、披鋒殘留的產(chǎn)生一宜是PCM件機(jī)械加工中的一個(gè)難題。這是因?yàn)橐话愕腜CB成型的機(jī)械加工方式無(wú)外乎數(shù)控鑼床鑼板、機(jī)械沖床沖切

2、等方式，這些方式在切斷PTH孔銅的時(shí)候，無(wú)可避免的會(huì)導(dǎo)致余下部分PTH孔的斷面上殘留下銅絲披鋒，嚴(yán)重的甚至有孔壁銅皮翹起現(xiàn)象。如下圖所示。象上圖這樣單元邊整排有半金屬化孔的PCB個(gè)體都比較小，多用于載板上，作為一個(gè)母板的子板，通過(guò)這些半金屬化孔與母板以及元器件的引腳焊接到一起。所以如果這些半金屬化孔內(nèi)殘留有銅絲披鋒，在SMTF家進(jìn)行焊接的時(shí)候，將導(dǎo)致焊腳不牢、虛焊；嚴(yán)重的造成兩引腳之間的橋接短路。多數(shù)SMTF家不易接受此類(lèi)PCB缺陷，而據(jù)筆者所知，現(xiàn)在多數(shù)PCB廠家是以人工修理作為應(yīng)對(duì)方案。機(jī)械加工原理：下面我們從機(jī)械加工的原理來(lái)分析披鋒的成因。由于機(jī)械沖床沖切方式幾乎不大可能應(yīng)用到半金屬化孔

3、的外形加工上，在此只針對(duì)數(shù)控鑼床鑼外形的原理進(jìn)行分析介紹。我們知道，一般的數(shù)控鑼床的SPINDLE的旋轉(zhuǎn)方向都是順時(shí)針的,習(xí)慣上稱(chēng)為右旋刀。如下圖（一），假定一個(gè)金屬化孔在PCB元外形上，AB兩點(diǎn)是它們的交點(diǎn)，鑼板方向如圖所示。那么當(dāng)右旋的鑼刀在鑼到B點(diǎn)的時(shí)候，B點(diǎn)受到一個(gè)向右的剪切力F。理想狀況下剪切力F將B處切斷。但是附著在孔壁上的銅是具有延展性和韌性的，鑼刀在切到孔壁以銅為主的金屬化層的時(shí)候，會(huì)由于以下原因產(chǎn)生披鋒殘留：.鑼刀由于轉(zhuǎn)速不夠和磨損的原因，造成鑼刀的切割力不足.孔銅與孔壁結(jié)合力不足，在F的作用下，斷口附近孔銅脫離；.孔銅的延展性，特別是熱風(fēng)整平或沉金等表面處理后，又增加了金屬

4、層的厚度和延展性及韌性，造成切割不斷；*A六,ER由ft母|郁”P(pán)大多數(shù)情況下，披鋒只在B點(diǎn)而不會(huì)在A點(diǎn)產(chǎn)生。這是因?yàn)殍尩对谇懈畹紸點(diǎn)的斷面的時(shí)候，先切割到A點(diǎn)的孔壁金屬化層。A點(diǎn)金屬化層同B點(diǎn)的孔壁金屬化層一樣，會(huì)由于金屬的延展性發(fā)生形變，但A點(diǎn)斷面背靠著基材層，有效地防止了金屬層的延伸以及金屬層與孔壁的脫離。只要鑼刀沒(méi)有嚴(yán)重磨損，切割力足夠，A點(diǎn)鑼后的斷面會(huì)很平滑，沒(méi)有披鋒產(chǎn)生。從原理分析中，我們很容易想到只要我們先將板件反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，還是用原來(lái)的鑼板方向，先把B點(diǎn)處的銅絲鑼斷，再按正常情況鑼板，就能防止披鋒的產(chǎn)生。不過(guò)此種方法只適用于單個(gè)金屬化孔在外形線(xiàn)上，而且孔徑比較大的情況?，F(xiàn)時(shí)常規(guī)最小

5、直徑的鑼刀是中0.80mm,如果我們面對(duì)的是一整排的類(lèi)似郵票孔的半金屬化孔，并且孔間距比較小、孔徑也比較小的時(shí)候，我們應(yīng)該怎么做呢?如下圖（二）所示。設(shè)計(jì)和加工方法一、二次鉆法設(shè)計(jì)方法：如圖（三）所示，按鑼板方向在半金屬化孔的B點(diǎn)處在PTH后加鉆一個(gè)適當(dāng)?shù)腘PTH孔，預(yù)先切斷B點(diǎn)斷面。這里要注意幾個(gè)細(xì)節(jié)。NPTH孔的孔徑的選擇:一般數(shù)控鉆機(jī)的SPINDLE的旋轉(zhuǎn)方向也是順時(shí)針的,將PCB板件翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)鉆孔；并且應(yīng)選用槽形鉆嘴鉆孔。所以要切斷B點(diǎn)的孔銅，必須考慮到PCB板件的漲縮變化和二次鉆以及鑼機(jī)的對(duì)位精度，NPTH孔應(yīng)該在鉆帶中設(shè)計(jì)為削入板件內(nèi)2-4mil；如果按下面的堿性蝕刻流程，需要把半金

6、屬化孔的焊盤(pán)單元外的部分削入外形線(xiàn)2-4mil如果采用下面的酸性蝕刻流程，則單元外的焊盤(pán)要保留單邊比孔大5mil以上。生產(chǎn)流程:.堿性蝕刻流程：板件一一次鉆孔一PTH-外層圖形轉(zhuǎn)移一圖形電鍍一退膜一堿性蝕刻一二次鉆孔一退錫一感光阻焊一表面處理一字符印刷一鑼外形.酸性蝕刻流程：板件一一次鉆孔一PTH直接加厚孔銅一外層圖形轉(zhuǎn)移一酸性蝕刻一二次鉆孔一感光阻焊一表面處理加工效果：下面是我們采用上述兩種流程批量生產(chǎn)某板件后采集的數(shù)據(jù)。每個(gè)流程的量產(chǎn)數(shù)量是350個(gè)PANAL,4200個(gè)出貨拼板單元，16800個(gè)PCS。二次鉆孔時(shí)采用兩塊/疊生產(chǎn)，按出貨單元計(jì)量比例。（如果按PCS計(jì)量，比例更低。）改善效果十分明顯。IMR13W*,1000*A-A*.IOW*:7Eg.|,；2WWDtVH優(yōu)劣分析：從制作成本的角度來(lái)看，增加的二次鉆孔流程延長(zhǎng)了生產(chǎn)的制作周期，鉆孔成本也成倍增加。這是因?yàn)橐ＷC加鉆孔有效的切斷孔銅，需要使用特殊槽形鉆嘴并且鉆孔參數(shù)需要調(diào)整，鉆孔疊數(shù)也不可能多。同時(shí)二次鉆法對(duì)后面工序的影響也不可忽視。首先二次鉆后在半PTH孔內(nèi)將殘留部分板粉，必須采用高壓水洗的方法予以清除，以免對(duì)綠油和表面處理帶來(lái)不利的影響。同時(shí)對(duì)綠油工序而言，在加鉆孔位置必須要加單邊比孔大2mil左右的綠油開(kāi)窗，防止綠油殘留在半金屬化孔里。采用堿蝕二次鉆法注意盡M避免對(duì)板