CN101537505B

CN101537505B - 印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法

Info

Publication number: CN101537505B
Application number: CN2008102429209A
Authority: CN
Inventors: 王俊; 孙刚
Original assignee: Nanjing Elec & Eltek Electron Co Ltd
Current assignee: Nanjing Elec & Eltek Electron Co Ltd
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: CN101537505A

Abstract

本发明针对现有印刷电路板钻孔方法的技术状况，提供一种高密度、小孔径的多层印刷电路板的机械钻孔方法，通过改进钻孔参数，提高了钻机产量和钻孔质量好。本发明的印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法，主要步骤包括：对零位、设钻机参数、钻定位孔、上垫板、上基板、上铝片，钻孔、磨报峰、吹孔、检查，其中钻孔顺序设定为以坐标孔间距≥4mm的跳步方法。将孔位要求通过CAM转换为PCB钻孔程序，对原孔位顺序编排，按坐标孔间距≥4mm的标准设计钻孔顺序。钻机主轴压脚垫片采用软胶塑料压脚垫片；钻嘴采用排屑效果好的UC型钻咀，钻制的基板总厚可达4.5～4.8mm。

Description

印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法

技术领域：

本发明提供一种高密度、小孔径的多层印刷电路板的机械钻孔方法，本方法适于加工直径0.35mm以下的密集孔，属印刷电路板的制造技术。

背景技术：

随着现代电子产品日益向小型化、高集成、高性能的趋势发展，PCB板孔密度越来越大、孔径越来越小，叠板数量降低而钻一手板的时间却在延长，平均大概需要1个多小时，有些板甚至长达数小时。而钻机的投资巨大，使得钻孔工序通常成为PCB厂的产能瓶颈。现有印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法，主要步骤包括：对零位、设钻机参数、钻定位孔、上垫板、上基板、上铝片，钻孔、磨披峰、吹孔、检查。现有的钻孔方法采用顺序钻孔方法，钻孔示意如图1所示，钻机主轴压脚垫片采用铜压脚垫片。孔密度加大、孔径的减小不仅影响的是产量的降低，同时加工中的质量问题也接踵而至，孔偏、断钻、塞孔、孔粗等问题频繁发生。由于现有的钻孔方法存在上述问题，所以必须谋求有效的解决方法，提高合格率及生产效率。

发明内容：

本发明针对现有印刷电路板钻孔方法的技术状况，提供一种高密度、小孔径的多层印刷电路板的机械钻孔方法，通过改进钻孔参数，提高了钻机产量和钻孔质量好。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法，主要步骤包括：对零位、设钻机参数、钻定位孔、上垫板、上基板、上铝片，钻孔、磨披峰、吹孔、检查，其特征是钻孔顺序设定为以坐标孔间距≥4mm的跳步方法。

将孔位要求通过CAM软件转换为PCB钻孔程序，对原孔位(主要是0.2-0.35mm的小孔)顺序编排，按坐标孔间距≥4mm的标准设计钻孔顺序。

钻机主轴压脚垫片采用软胶塑料压脚垫片；钻嘴采用排屑效果好的UC型钻咀，钻制的基板总厚可达4.5～4.8mm；钻嘴的参数设置如下：规格Φ0.3mm/Φ0.35mm，转速90～102千转/分钟；进刀速60～68英寸/分钟；退刀速500～800英寸/分钟。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明主要改变了钻孔方式、主轴压板的效果、增加了钻嘴工作刃长及降低主轴动态偏摆值等步骤，以清除可能因粉尘排出不良，钻嘴工作刃长不足，减少了高转速参数引起的主轴动态偏摆大等不良因素造成孔偏、断钻、塞孔、孔粗的问题。

钻制顺序设定为以坐标孔间距≥4mm的跳步，减少钻孔时孔间距小导致抽真空力不足而引起粉尘塞孔。

本发明使用高精度的数控钻机，同时将原有钻机主轴压脚下铜压脚垫片更换为软胶塑料压脚垫片。钻孔时，软胶塑料压脚垫片压至盖板上有一定弹性，在一定程度上可减少主轴压脚不平或铜压脚垫片磨损带来的不良影响，使整个压脚都可以压平在板面，减少盖板与基板的空隙，减少断钻、孔偏等问题。

合理设定了钻机的工艺参数，避免了偏孔及断钻的现象。

本发明采用排屑效果好的UC钻嘴，可将原先1.5～1.6mm厚基板叠2钻孔改为叠3钻孔，每次钻孔叠数增加，提高钻机产能。

本发明钻孔方法的特点如下：

(1)钻孔粉尘减少

(2)断钻减少，低于0.3％。

(3)孔位偏差在75微米之内，整体报废率较之前下降0.66％左右。

(4)通过提高了小孔叠板数，使产能较原先提高50％。

(5)

附图说明：

图1是现有技术中钻孔顺序示意图。

图2是本发明采用跳步方法钻孔顺序示意图。

图1、图2中数字代表打孔顺序，圆圈代表打的孔。

具体实施方式：

本发明的印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法，其具体步骤如下所述：

(1)用日立ND-6Ni210E/ND-6Ne210E数控钻机，最高主轴转速180krpm。按HOME键将工作台面退至机械零位后锁机，主轴压脚下铜压脚垫片采用软胶塑料压脚垫片。

(2)打开F2钻嘴排位界面设置(0.2mm～6.35mm)各规格钻嘴摆放位置；

(3)打开F3钻嘴参数界面设置各规格钻嘴参数，例如Φ0.3mm/Φ0.35mm钻嘴参数设置如下：

钻咀规格	转速S(千转/分钟)	进刀速F(英寸/分钟)	退刀速U(英寸/分钟)	孔限H(个)
					0.0118英寸(0.3mm)	90～102	60～68	500～800	1300～1500
0.0138英寸(0.35mm)	90～102	60～68	500～800	1300～1500

(4)将10mm电木板放置在数控钻机工作台面上并固定；设置象限及工作零点(如FV1，X0Y0)、主轴压脚抬高高度0.99英寸、钻孔深度0.17英寸，输入PCB板定位孔钻孔程序，启动钻机钻出定位孔并砸入销钉。

(5)依次将垫板、待钻基板套入销钉，上后将铝片覆于基板上用胶纸贴牢，同时检查基板是否平稳及定位松紧。根据盖板铝片厚度0.15mm、钻入深度0.5mm～0.8mm、排屑刃长度0.5mm、最小钻嘴工作刃长等因素确定基板叠板数，(基板叠板数≤(最小钻嘴工作刃长-盖板铝片厚度-钻入深度-排屑刃长度)/单块基板厚度)。通过使用加长型的钻咀，将原1.5～1.6mm板厚的基板叠数由叠2提高到叠3。

(6)设置压脚高度(只需高于铝片2mm即可)和钻孔深度(钻入垫板0.5mm～0.8mm)

(7)输入PCB板钻孔程序，启动钻机NO DRILL模式后空运行钻孔程序，观察钻嘴落点与基板位置是否对应。

钻孔程序处理：按照要求编制钻孔程序，将直径0.35mm以下的密集孔，钻制顺序设定为以坐标孔间距≥4mm的跳步，减少钻孔时孔间距小导致抽真空力不足而引起粉尘塞孔，所谓跳步示意如图2所示。数控钻机通过读取钻孔程序中每行的坐标数据进行钻孔，经跳步排序处理的钻孔程序每行坐标之间的距离≥4mm，可减少钻孔时孔间距小导致排屑不足而引起粉尘塞孔。工程准备室人员使用GENISIS2000软件在处理钻孔程序时加入对孔间距≥4mm要求，软件自动对一个套装PCB板尺寸内所钻孔与孔的距离进行计算，按孔间距的要求，钻孔顺序作出随机排列组合，然后再将排列好的钻孔坐标顺序复制到其它套装中完成该加工料号钻孔程序处理。

下表为修改前后的钻孔程序举例说明，改进后的程序每行孔间距均4mm(以下钻孔程序单位为英寸)。

(8)确认以上无误，取消NO DRILL模式，按START键启动钻机，钻机读取钻孔程序中钻嘴的直径根据钻机F2钻嘴排位的位置自动抓取钻嘴并自动导入F3中该直径的钻嘴参数。

(9)钻机抓取钻嘴后通过镭射检测孔对钻嘴直径(公差+/-25um)及长度(20.3+/-0.3mm)进行测试，符合要求后开始钻孔。

钻孔时，钻机主轴旋转至规定转速时带动压脚一起向下运动，压脚垫片最先与铝片接触，在主轴不断的下降中压脚通过压脚垫片将铝片与基板牢牢压住后主轴上的钻嘴开始钻入铝片、基板直至钻入垫板0.5mm～0.8mm的深度，此时钻孔排出的粉屑通过负压集尘管被吸走。然后钻机主轴开始向上运动，钻嘴首先从基板中退出，而后是压脚抬离基板与铝片，完成一个钻孔动作。

(10)钻孔结束下板后，需打磨孔口披峰、吹孔及放灯光台上检查合格后交入下道工序。

本发明的钻孔方法的特点如下：

1)使用本发明改进后的钻孔方法同原有技术进行对比(以六层板63270型号为例)，结果如下：

2)使用本发明前后钻孔废品率对比

钻孔方式	生产面积(FT²)	报废面积(FT²)	报废率
				原钻孔方式	13753.91	115.53	0.84％
改进后的钻孔方式	13815.12	24.87	0.18％

改进后的钻孔方式，钻孔整体报废率较未更改前下降0.66％。

3)对1.5～1.6mm厚度的基板，叠板数由2块增加至3块断钻率、孔位及孔壁粗糙度测试数据如下：

a)断钻率单位：支

两种规格孔径钻咀断钻率统计在3‰左右，其中研一、研二、研三分别代表钻咀研磨一次、二次、三次后使用，以下同。

b)孔粗单位：um

通过切片测试孔粗符合要求。

c)孔位精度(最大偏差) 单位：mil

每手板取叠板最下面一片板反面经二次元测试仪测量，新针和研品针所钻的孔孔位精度全部小于3英寸‰，合格。

Claims

1.印刷电路板的小孔径高密度钻孔方法，适于加工直径为0.35mm以下的密集孔，主要步骤包括：对零位、设钻机参数、钻定位孔、上垫板、上基板、上铝片，钻孔、磨披峰、吹孔、检查，其特征是钻孔顺序设定为以坐标孔间距≥4mm的跳步方法。

2.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征是将孔位要求通过CAM转换为PCB钻孔程序，对原孔位顺序编排，按坐标孔间距≥4mm的标准设计钻孔顺序。

3.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征是钻机主轴压脚垫片采用软胶塑料压脚垫片。

4.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征是钻嘴采用排屑效果好的UC型钻咀，钻制的基板总厚可达4.5～4.8mm。

5.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征是钻嘴的参数设置如下：规格Φ0.3mm/Φ0.35mm，转速90～102千转/分钟；进刀速60～68英寸/分钟；退刀速500～800英寸/分钟。