Wiercenie płytek PCB to najdroższy i najbardziej czasochłonny proces w produkcji PCB. Proces wiercenia płytek PCB musi być przeprowadzony ostrożnie, ponieważ nawet drobny błąd może prowadzić do znacznych strat. Proces wiercenia jest najważniejszym etapem w produkcji PCB. Stanowi on podstawę połączeń między przelotkami a różnymi warstwami, dlatego umiejętności wiercenia są niezwykle ważne.Techniki wiercenia PCB
Istnieją dwa podstawowe rodzaje technik wiercenia płytek PCB: wiercenie mechaniczne i wiercenie laserowe.
Wiercenie mechaniczne charakteryzuje się niższą dokładnością, ale jest łatwe w wykonaniu. Ta technika wiercenia polega na użyciu wierteł mechanicznych. Minimalny rozmiar otworu, jaki mogą one wykonać, wynosi około 6 mil (0,006 cala). Ograniczenia wiercenia mechanicznego W przypadku miększych materiałów, takich jak FR4, wiertła mechaniczne mogą być używane przez około 800 cykli. W przypadku materiałów o wyższej gęstości żywotność może skrócić się do 200 cykli. Jeśli producenci PCB zignorują ten aspekt, może to skutkować nieprawidłowymi otworami, co prowadzi do złomowania płytki drukowanej.Z drugiej strony, wiercenie laserowe pozwala na tworzenie mniejszych otworów. Wiercenie laserowe to proces bezkontaktowy, w którym obrabiany przedmiot i narzędzie nie stykają się ze sobą. Wiązka laserowa jest używana do usuwania materiału z płytki drukowanej i tworzenia precyzyjnych otworów, umożliwiając łatwą kontrolę głębokości wiercenia. Technologia laserowa jest wykorzystywana do łatwego wiercenia przelotek o kontrolowanej głębokości, umożliwiając precyzyjne wiercenie otworów o minimalnej średnicy 2 mil (0,002 cala). Ograniczenia wiercenia laserowego Płytki drukowane (PCB) są wykonane z miedzi, włókien szklanych i żywic, które mają różne właściwości optyczne, co utrudnia skuteczne penetrowanie płytki przez wiązkę laserową. Wiercenie laserowe, w tym przypadku, wiąże się również ze stosunkowo wyższymi kosztami.Proces wiercenia PCB
Dla inżynierów PCB zrozumienie procesu produkcji PCB jest kluczowe podczas projektowania płytek drukowanych. Zapewnia to wykonalność i niezawodność projektu PCB. Z drugiej strony, uwzględnienie procesów produkcyjnych na etapie projektowania może obniżyć koszty i umożliwić terminową dostawę produktu. Po procesie laminowania, wielowarstwowa płytka jest ładowana na panel wyjściowy wiertarki. Materiał wyjściowy redukuje powstawanie zadziorów. Zadziory to wypukłe fragmenty miedzi, które powstają, gdy oś wiertła przenika przez płytkę. Na wierzchu tego panelu układane są kolejne warstwy i starannie dopasowywane. Na koniec, na cały stos nakładana jest folia aluminiowa. Folia aluminiowa zapobiega powstawaniu zadziorów i rozprasza ciepło generowane przez szybkie obroty wiertła. Po wywierceniu wymaganej liczby otworów, płytka drukowana jest kierowana do gratowania i czyszczenia. Ze względu na kluczowe znaczenie jakości wiercenia, należy wziąć pod uwagę geometrię narzędzi. Stal szybkotnąca (HSS) i węglik wolframu (WC) to powszechnie stosowane materiały na wiertła do wiercenia w materiałach kompozytowych. Podczas obróbki polimerów wzmocnionych włóknem szklanym (GFRP) narzędzia ze stopów twardych mogą zapewnić dłuższą żywotność. Wiertła ze stopów twardych są zazwyczaj używane do wiercenia płytek PCB.- Kąt wierzchołkowy i kąt linii śrubowej
Kąt wierzchołkowy wiertła do płytek PCB wynosi 130°, a kąt linii śrubowej od 30° do 35°. Kąt wierzchołkowy znajduje się na czubku wiertła i jest mierzony pomiędzy najbardziej wysuniętymi krawędziami skrawającymi. Kąt linii śrubowej to kąt nachylenia boku wiertła w miejscu przecięcia.
- Wiertarka sterowana numerycznie (NC)
Wiertarka CNC to wstępnie zaprogramowana maszyna sterowana numerycznie (CNC). Wiercenie odbywa się na podstawie współrzędnych XY wprowadzonych do systemu CNC. Wrzeciono obraca się z dużą prędkością obrotową, aby zapewnić precyzyjne wiercenie w płycie. W związku z tym, że wrzeciono obraca się z dużą prędkością, tarcie między ścianką otworu a wrzecionem generuje ciepło, co powoduje stopienie składników żywicy na ściance otworu i prowadzi do rozmazywania się żywicy. Po wywierceniu wymaganych otworów, panele wyjściowe i wejściowe są usuwane. Jest to drobny szczegół tego, co dzieje się w warsztacie. W przeciwieństwie do procesów trawienia i galwanizacji, procesy wiercenia nie mają stałego czasu trwania. Czas wiercenia w warsztacie zmienia się w zależności od ilości wierconych otworów.
Dwa ważne aspekty wiercenia płytek PCB
Współczynnik kształtu odnosi się do zdolności efektywnego pokrycia miedzią wnętrza otworu (przelotki). Wraz ze zmniejszaniem się średnicy i wzrostem głębokości, powlekanie miedzią wnętrza otworu staje się trudnym zadaniem. Wymaga to kąpieli galwanicznej o wysokiej jednorodności, aby ciecz mogła wpływać do drobnych otworów. Współczynnik kształtu (AR) = (głębokość otworu / średnica wiertła). Współczynnik kształtu dla przelotek wynosi 10:1, a dla mikroprzelotek 0,75:1. Zazwyczaj dla płytki PCB o pojemności 62 ml minimalny rozmiar wiertła może wynosić 6 mil.Odstęp miedziany to płaska szczelina między krawędzią wywierconego otworu a najbliższym elementem miedzianym. Najbliższym elementem miedzianym może być ścieżka miedziana lub dowolny inny aktywny obszar miedziany. Jest to kluczowy czynnik, ponieważ nawet niewielkie odchylenia mogą prowadzić do przerw w obwodzie. Typowa wartość wiercenia miedzianego wynosi około 8 mil. Minimalny odstęp = szerokość pierścienia pierścieniowego + odstęp między zaporami maski lutowniczej.Klasyfikacja wiercenia PCB
Otwory przelotowe platerowane (PTH) to przewodzące przelotki, które przesyłają sygnały, umożliwiając połączenia między różnymi warstwami płytki drukowanej. Służą do bezpiecznego montażu komponentów podczas montażu PCB. Otwory przelotowe nie platerowane (NPTH) to otwory nieprzewodzące. Otwory te nie mają tolerancji, ponieważ komponenty nie będą pasować, jeśli otwór będzie zbyt duży. Wiercenie otworów w płytce PCB to trudne zadanie, wymagające wysokiej precyzji i przestrzegania określonych zasad projektowania.Otwór przelotowy platerowany (PTH)
Rozmiar gotowego otworu (minimalny) = 0,006 cala Rozmiar pierścienia (minimalny) = 0,004 cala Odległość między krawędziami (od dowolnej innej powierzchni) (minimalna) = 0,009 calaOtwór przelotowy niemetalizowany (NPTH)
Rozmiar gotowego otworu (minimalny) = 0,006 cala Odległość między krawędziami (od dowolnego innego elementu powierzchni) (minimalna) = 0,005 calaZagrożenia związane z wierceniem PCB
Wielokrotne użytkowanie narzędzi wiertniczych powoduje ich zużycie i pękanie, co może prowadzić do następujących problemów:- Zaburzona dokładność pozycjonowania otworów
Gdy wiertło nie trafia w preferowany punkt i porusza się wzdłuż tej samej osi, precyzja ulega pogorszeniu. Dryft podczas wiercenia może spowodować przecięcie się lub pęknięcie pierścieni otworów.- Chropowatość wewnątrz wywierconych otworów
Chropowatość może powodować nierównomierne pokrycie miedzią, co prowadzi do powstawania pustych przestrzeni i pęknięć beczkowatych. Roztwór miedzi może wnikać w ścianki otworów, powodując spadek rezystancji izolacji.Z powodu ciepła wytwarzanego podczas wiercenia, żywica w płytce drukowanej może się stopić. Stopiona żywica przylega do ścianek otworów, powodując rozmazywanie się żywicy. To z kolei prowadzi do słabego pokrycia miedzią i uszkodzeń przewodzących między przelotkami a wewnętrznymi warstwami obwodu. Pozostałości żywicy usuwa się za pomocą roztworów chemicznych.- Obecność zadziorów wejściowych i wyjściowych
Zadziory to niepotrzebne wystające fragmenty miedzi z otworów po wierceniu, występujące na górnej i dolnej powierzchni wielowarstwowych płytek drukowanych.Niewłaściwe warunki wiercenia mogą spowodować wygięcie wewnętrznej warstwy miedzi, co skutkuje nierównomiernym pokryciem i problemami z przewodnością.Częściowe rozdzielenie warstw PCB znane jest jako rozwarstwienie, a nieprawidłowe wiercenie może być przyczyną rozwarstwienia.Środki zaradcze
- Proces usuwania pozostałości
Jest to proces chemiczny służący do usuwania stopionej żywicy osadzonej na ściankach otworów. Proces ten eliminuje niepożądaną żywicę i poprawia przewodność w kanale przelotowym.Jest to proces mechaniczny, który pozwala na usunięcie wypukłych końców (zadziorów) metalu (miedzi), zwanych zadziorami. Wszelkie pozostałe fragmenty wewnątrz otworu są usuwane poprzez proces gratowania, a następnie powtarzany jest proces czyszczenia.Można tego uniknąć, stosując wiercenie laserowe. Jak wspomniano wcześniej, podczas wiercenia laserowego obrabiany przedmiot i narzędzie nie stykają się ze sobą, co eliminuje rozwarstwienie.Techniki wiercenia PCB
Otwory prowadzące do prawidłowego wiercenia
Pierwszym krokiem przed rozpoczęciem wiercenia jest wykonanie otworu prowadzącego. Ma to na celu zapobieganie „wędrowaniu” wiertła, czyli jego „wędrowaniu”, czyli przesuwaniu się w nieoczekiwanym kierunku podczas wiercenia. Otwór prowadzący można wykonać ręcznie za pomocą małych wierteł lub automatycznie za pomocą wiertarki kolumnowej. Jeśli otwory prowadzące są wykonywane za pomocą wiertarki kolumnowej, wiertła są wyciągane z narzędzia pojedynczo. Liczba wierteł używanych w tym procesie zależy od rozmiaru wierconej płytki PCB. Na przykład, używając wiertła o średnicy 0,2 mm, można wywiercić jeden otwór z czterech. Proces ten zazwyczaj pozostawia niewielki metalowy ślad na płytce PCB po wyjęciu każdego wiertła.Do wiercenia pod kątem użyj pionowych wierteł do płytek PCB
Wiercenie pod kątem wymaga specjalistycznych wierteł, które zazwyczaj sprzedawane są w zestawach i dostępne są w różnych rozmiarach. Dostępne rozmiary to:
Wiertła do drutu: stosowane do drutu o grubości od 0,8 do 1 milimetra.
Małe wiertła: Nadają się do otworów o grubości i średnicy od 0,7 do 2 milimetrów, w tym do otworów o kształtach płaskich i okrągłych.
Wiertła średnie: Ten typ służy do wiercenia otworów o grubości i średnicy od 2 do 10 milimetrów, zwykle o kształtach płaskich i okrągłych.
Duże wiertła: Te wiertła służą do wiercenia otworów o średnicy 5 milimetrów lub większych. Mogą być płaskie lub okrągłe, w zależności od producenta.
Użyj wierteł o odpowiednim rozmiarze
Należy koniecznie upewnić się, że wiertła używane do PCB mają odpowiedni rozmiar. Zbyt duże wiertło może uszkodzić elementy wewnątrz płytki drukowanej podczas wiercenia. Z drugiej strony, zbyt małe wiertło uniemożliwi przeprowadzenie przewodów przez wywiercony otwór.Używanie wierteł o odpowiedniej prędkości i mocy
Moc i prędkość wiertła decydują o wydajności wiercenia w metalu. Najpopularniejsze opcje to:
Wiertła szybkoobrotowe: Ten typ wiertła umożliwia szybkie i wydajne wiercenie metalu, jednak dłuższe używanie go w ramach jednej sesji może powodować problemy.
Wiertła ze stali szybkotnącej: Tego typu wiertła są wykorzystywane do większych operacji wiercenia i nadają się do wiercenia wielu niezbyt grubych płytek PCB.
Wiertła galwanizowane: Wiertła te służą do wiercenia otworów w płytkach drukowanych i procesów galwanizacji, a także do wiercenia w grubych płytach lub w połączeniu z młotem pneumatycznym o wysokiej częstotliwości.
Korzystanie z wiertarki
Wiertarka to najlepszy wybór, aby zapewnić najwyższą precyzję wiercenia otworów. Jej wydajność wiercenia jest co najmniej czterokrotnie wyższa niż wiertarek ręcznych i zazwyczaj wykorzystuje standardowe wiertła przemysłowe.Zrozumienie działania wiertarki
Wiertarki różnią się w zależności od ceny i możliwości, ale wszystkie działają poprzez zastosowanie odpowiedniej siły nacisku, aby przewiercić metal. Im większa siła nacisku, tym większa prędkość wiercenia. Istnieją różne rodzaje wiercenia, takie jak „wiercenie poprzeczne”, „wiercenie wgłębne”, „wiercenie otworów wentylacyjnych” i „wiercenie fazowe”. Najczęściej używany typ wiertarki ma panel pionowy (wiercenie w płycie metalowej pod określonym kątem). Podczas korzystania z tego typu wiertarki należy upewnić się, że wiertło jest skierowane do góry, a kąt nachylenia jest dopasowany do otworów w płytce drukowanej.Wiercenie płytek PCB za pomocą wiertarki
Wiertarka może być używana na każdym etapie wiercenia płytek PCB, zwłaszcza gdy wymagane jest precyzyjne wiercenie. Chociaż jej konfiguracja zajmuje trochę czasu, przy prawidłowym użyciu może dać doskonałe rezultaty.Zachowaj ostrożność podczas wiercenia otworów
Wiercenie otworów w płytce drukowanej może być trudne bez odpowiednich narzędzi i materiałów. Nie spiesz się i bądź cierpliwy podczas wiercenia, ponieważ pośpiech może uszkodzić płytkę drukowaną. Zawsze upewnij się, że prędkość wiercenia nie jest ani za duża, ani za mała. Podczas wiercenia należy również nosić okulary ochronne, aby chronić wzrok.Czyszczenie PCB po użyciu wiertła
Po zakończeniu wiercenia płytki drukowanej, konieczne jest oczyszczenie otworów za pomocą szczotki i rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik usunie wszelkie zanieczyszczenia metalowe, które mogły powstać podczas wiercenia płytki drukowanej, zapewniając jej sprawne działanie po zakończeniu prac.Nakładanie lutu na otwory wiertnicze
Po zakończeniu wiercenia płytki PCB należy nałożyć lut na nowe otwory i stopić je za pomocą lutownicy z cienką końcówką. Aby zapewnić odpowiednią przyczepność lutu, należy przeciągnąć drut przez jeden z otworów i go podgrzać. Zapobiegnie to wyciekaniu lutu z otworu. Następnie delikatnie docisnąć, aby zapewnić solidne połączenie. Podczas wiercenia lub dłutowania odpowiednim wiertłem należy upewnić się, że na płytce PCB nie ma drobnych zanieczyszczeń ani wiórów. Obecność jakichkolwiek zanieczyszczeń lub wiórów na wiertle może powodować problemy podczas wiercenia i prowadzić do niepożądanych rezultatów. Jeśli chodzi o wiercenie płytki PCB, jeśli operacja zostanie wykonana prawidłowo, można ją ukończyć bez uszkodzenia wierteł. Jednakże, jeśli części mechaniczne zetkną się z wiertłami podczas pracy maszyny, może to spowodować ich uszkodzenie.Techniki weryfikacji wiercenia płytek PCB DFM:
- Aby zapobiec zużyciu wiertła, należy zachować minimalny współczynnik kształtu.
- Im więcej rozmiarów wierteł zostanie dodanych, tym więcej wierteł będzie musiał użyć producent. I odwrotnie, zmniejszenie różnorodności rozmiarów otworów skróci czas wiercenia.
- Potwierdź, że zdefiniowałeś typy otworów wiertniczych (PTH/NPTH).
- Sprawdź lokalizację i wymiary otworów wiertniczych na podstawie pliku wiertniczego i wydruku fabrycznego.
- Należy zająć się otworami zamkniętymi o średnicy mniejszej niż 0,006 cala.
- Jeżeli otwory wiertnicze i inne elementy na warstwie miedzianej wychodzą poza obrys płytki drukowanej, należy zmniejszyć rozmiar otworu przelotowego (PTH) tak, aby spełniał on minimalne wymagania dotyczące współczynnika kształtu (A/R).
- W przypadku otworów przelotowych platerowanych (PTH) z tolerancjami mniejszymi niż +/- 0,002" i w przypadku otworów przelotowych niemetalizowanych (NPTH) z tolerancjami +/- 0,001", należy pokazać łuki na rysunku produkcyjnym w przypadku brakujących otworów/rowków NPTH lub pozycji nacięć z pliku wierceń.
- Dodaj lut do otworów.
- Do dokładnego wiercenia użyj precyzyjnej wiertarki stołowej.
- Po wierceniu wyczyść płytkę PCB.
Odkryj innowacyjną wiedzę i rozwiń swoje umiejętności wiercenia PCB dzięki tym wyrafinowanym technikom. Wdrażając te 9 znakomitych metod w swoich projektach, uwolnisz świat precyzji i wydajności w procesie produkcji PCB. Bądź na bieżąco i obserwuj, jak Twoje projekty rozkwitają dzięki perfekcyjnie wykonanym otworom, torując drogę do bezproblemowych połączeń elektronicznych. Rozpocznij swoją podróż w kierunku perfekcji PCB już dziś i pozwól, aby innowacja i doświadczenie poprowadziły Cię do niezrównanego sukcesu w świecie projektowania układów scalonych.
Przekształć swoją produkcję PCB ze SprintPCB. SprintPCB to renomowana firma high-tech specjalizująca się w świadczeniu wyjątkowych usług produkcji PCB klientom na całym świecie. Dzięki naszej rozległej wiedzy branżowej i konkurencyjnym cenom możesz skupić się na najważniejszych elementach swojej organizacji. Skontaktuj się z nami już dziś, aby odkryć potencjał współpracy i przekonać się, jak możemy pomóc Ci osiągnąć Twoje cele.
Budynek A19 i C2, dzielnica Fuqiao nr 3, ulica Fuhai, dzielnica Bao'an, Shenzhen, Chiny 
+86 0755 2306 7700
Język
