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钻​孔​偏​解​决​方​法-PCB钻孔工艺故障和解决

钻孔时PCB工艺中一道重要的工序,看起来很简单,但实际上却是一道非常关键的工序。

  在此,笔者凭着个人钻孔工作的经验和方法,同大家分析一下钻孔工艺的一些品质故障产生的原因及其解决方法。

  在制造业中,不良品的产生离不开人、机、物、法、环五大因素。同样,钻孔工艺中也是如此,下面把用鱼骨图分列出影响钻孔的因素,如下图所示:

  图

  一、在众多影响钻孔加工阶段,对各项不同的项目施行检验

  为了确保加工板子从投入前至产出,全部过程的品质都在合格范围内。以下列举PCB板钻孔加工常见的检验类别及项目。

  (1)、钻孔前基板检验,项目有:品名、编号、规格、尺寸、铜铂厚;不刮伤;不弯曲、不变形;不氧化或受油污染;数量;无凹凸、分层剥落及折皱。

  (2)、钻孔中操作员自主检验,项目为:孔径;批锋;深度是否贯穿;是否有爆孔;核对偏孔、孔变形;多孔少孔;毛刺;是否有堵孔;断刀漏孔;整板移位。

  二、钻孔生产过程中经常出现故障详细分解

  1、断钻咀

  产生原因有:主轴偏转过度;数控钻机钻孔时操作不当;钻咀选用不合适;钻头的转速不足,进刀速率太大;叠板层数太多;板与板间或盖板下有杂物;钻孔时主轴的深度太深造成钻咀排屑不良发生绞死;钻咀的研磨次数过多或超寿命使用;盖板划伤折皱、垫板弯曲不平;固定基板时胶带贴的太宽或是盖板铝片、板材太小;进刀速度太快造成挤压;补孔时操作不当;盖板铝片下严重堵灰;焊接钻咀尖的中心度与钻咀柄中心有偏差。

  解决方法:

  (1)通知机修对主轴进行检修,或者更换好的主轴。

  (2)A、检查压力脚气管道是否有堵塞;

  B、根据钻咀状态调整压力脚的压力,检查压力脚压紧时的压力数据,正常为7.5公斤;

  C、检查主轴转速变异情况及夹嘴内是否有铜丝影响转速的均匀性;

  D、钻孔操作进行时检测主轴转速变化情况及主轴的稳定性;(可以作主轴与主轴之间对比)

  E、认真调整压力脚与钻头之间的状态,钻咀尖不可露出压脚,只允许钻尖在压脚内3.0mm处;

  F、检测钻孔台面的平行度和稳定度。

  (3)检测钻咀的几何外形,磨损情况和选用退屑槽长度适宜的钻咀。

  (4)选择合适的进刀量,减低进刀速率。

  (5)减少至适宜的叠层数。

  (6)上板时清洁板面和盖板下的杂物,保持板面清洁。

  (7)通知机修调整主轴的钻孔深度,保持良好的钻孔深度。(正常钻孔的深度要控制在0.6mm为准。)

  (8)控制研磨次数(按作业指导书执行)或严格按参数表中的参数设置。

  (9)选择表面硬度适宜、平整的盖、垫板。

  (10)认真的检查胶纸固定的状态及宽度,更换盖板铝片、检查板材尺寸。

  (11)适当降低进刀速率。

  (12)操作时要注意正确的补孔位置。

  (13)A、检查压脚高度和压脚的排气槽是否正常;

  B、吸力过大,可以适当的调小吸力。

  (14)更换同一中心的钻咀。

  2、孔损

  产生原因为:断钻咀后取钻咀;钻孔时没有铝片或夹反底版;参数错误;钻咀拉长;钻咀的有效长度不能满足钻孔叠板厚度需要;手钻孔;板材特殊,批锋造成。

  解决方法:

  (1)根据前面问题1,进行排查断刀原因,作出正确的处理。

  (2)铝片和底版都起到保护孔环作用,生产时一定要用,可用与不可用底版分开、方向统一放置,上板前再检查一次。

  (3)钻孔前,必须检查钻孔深度是否符合,每支钻咀的参数是否设置正确。

  (4)钻机抓起钻咀,检查清楚钻咀所夹的位置是否正确再开机,开机时钻咀一般不可以超出压脚。

  (5)在钻咀上机前进行目测钻咀有效长度,并且对可用生产板的叠数进行测量检查。

  (6)手动钻孔切割精准度、转速等不能达到要求,禁止用人手钻孔。

  (7)在钻特殊板设置参数时,根据品质情况进行适当选取参数,进刀不宜太快。

  3、孔位偏、移,对位失准

  产生原因为:钻孔过程中钻头产生偏移;盖板材料选择不当,软硬不适;基材产生涨缩而造成孔位偏;所使用的配合定位工具使用不当;钻孔时压脚设置不当,撞到销钉使生产板产生移动;钻头运行过程中产生共振;弹簧夹头不干净或损坏;生产板、面板偏孔位或整叠位偏移;钻头在运行接触盖板时产生滑动;盖板铝片表面划痕或折痕,在引导钻咀下钻时产生偏差;没有打销钉;原点不同;胶纸未贴牢;钻孔机的X、Y轴出现移动偏差;程序有问题。

  解决方法:

  (1)A、检查主轴是否偏转;

  B、减少叠板数量,通常双面板叠层数量为钻头直径的6倍而多层板叠层数量为钻头直径的2~3倍;

  C、增加钻咀转速或降低进刀速率;

  D、检查钻咀是否符合工艺要求,否则重新刃磨;

  E、检查钻咀顶尖与钻咀柄是否具备良好同中心度;

  F、检查钻头与弹簧夹头之间的固定状态是否紧固;

  G、检测和校正钻孔工作台板的稳定和稳定性。

  (2)选择高密度0.50mm的石灰盖板或者更换复合盖板材料(上下两层是厚度0.06mm的铝合金箔,中间是纤维芯,总厚度为0.35mm)。

  (3)根据板材的特性,钻孔前或钻孔后进行烤板处理(一般是145℃±5℃,烘烤4小时为准)。

  (4)检查或检测工具孔尺寸精度及上定位销的位置是否有偏移。

  (5)检查重新设置压脚高度,正常压脚高度距板面0.80mm为钻孔最佳压脚高度。

  (6)选择合适的钻头转速。

  (7)清洗或更换好的弹簧夹头。

  (8)面板未装入销钉,管制板的销钉太低或松动,需要重新定位更换销钉。

  (9)选择合适的进刀速率或选抗折强度更好的钻头。

  (10)更换表面平整无折痕的盖板铝片。

  (11)按要求进行钉板作业。

  (12)记录并核实原点。

  (13)将胶纸贴与板边成90o直角。

  (14)反馈,通知机修调试维修钻机。

  (15)查看核实,通知工程进行修改。

  4、孔大、孔小、孔径失真

  产生原因为:钻咀规格错误;进刀速度或转速不恰当;钻咀过度磨损;钻咀重磨次数过多或退屑槽长度底低于标准规定;主轴本身过度偏转;钻咀崩尖,钻孔孔径变大;看错孔径;换钻咀时未测孔径;钻咀排列错误;换钻咀时位置插错;未核对孔径图;主轴放不下刀,造成压刀;参数中输错序号。

  解决方法:

  (1)操作前应检查钻头尺寸及控制系统是否指令发生错误。

  (2)调整进刀速率和转速至最理想状态。

  (3)更换钻咀,并限制每支钻咀钻孔数量。通常按照双面板(每叠四块)可钻3000~3500孔;高密度多层板上可钻500个孔;对于FR-4(每叠三块)可钻3000个孔;而对较硬的FR-5,平均减小30%。

  (4)限制钻头重磨的次数及重磨尺寸变化。对于钻多层板每钻500孔刃磨一次,允许刃磨2~3次;每钻1000孔可刃磨一次;对于双面板每钻3000孔,刃磨一次,然后钻2500孔;再刃磨一次钻2000孔。钻头适时重磨,可增加钻头重磨次数及增加钻头寿命。通过工具显微镜测量,在两条主切削刃全长内磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。定柄钻头可重磨3次;铲形钻头重磨2次。

  (5)反馈给维修进行动态偏转测试仪检查主轴运行过程的偏转情况,严重时由专业的供应商进行修理。

  (6)钻孔前用20倍镜检查刀面,将不良钻咀刃磨或者报废处理。

  (7)多次核对、测量。

  (8)在更换钻咀时可以测量所换下钻咀,已更换钻咀测量所钻第一个孔。

  (9)排列钻咀时要数清楚刀库位置。

  (10)更换钻咀时看清楚序号。

  (11)在备刀时要逐一核对孔径图的实际孔径。

  (12)清洗夹咀,造成压刀后要仔细测量及检查刀面情况。

  (13)在输入刀具序号时要反复检查。

  5、漏钻孔

  产生原因有:断钻咀(标识不清);中途暂停;程序上错误;人为无意删除程序;钻机读取资料时漏读取。

  解决方法:

  (1)对断钻板单独处理,分开逐一检查。

  (2)在中途暂停后再次开机,要将其倒退1~2个孔继续钻。

  (3)一旦判定是工程程序上的错误,要立即通知工程更改。

  (4)在操作过程中,操作员尽量不要随意更改或删除程序,必要时通知工程处理。

  (5)在经过CAM读取文件后,换机生产,通知机修处理。

  6、批锋

  产生原因有:参数错误;钻咀磨损严重,刀刃不锋利;底板密度不够;基板与基板、基板与底板间有杂物;基板弯曲变型形成空隙;未加盖板;板材材质特殊。

  解决方法:

  (1)在设置参数时,严格按参数表执行,并且设置完后进行检查核实。

  (2)在钻孔时,控制钻咀寿命,按寿命表设置不可超寿命使用。

  (3)对底板进行密度测试。

  (4)钉板时清理基板间杂物,对多层板叠板时用碎布进行板面清理。

  (5)基板变形应该进行压板,减少板间空隙。

  (6)盖板是起保护和导钻作用。因此,钻孔时必须加铝片。(对于未透不可加铝片钻孔)

  (7)在钻特殊板设置参数时,根据品质情况进行适当选取参数,进刀不宜太快。

  7、孔未钻透(未贯穿基板)

  产生原因有:深度不当;钻咀长度不够;台板不平;垫板厚度不均;断刀或钻咀断半截,孔未透;批锋入孔沉铜后形成未透;主轴夹嘴松动,在钻孔过程中钻咀被压短;未夹底板;做首板或补孔时加了两张垫板,生产时没更改。

  解决方法:

  (1)检查深度是否正确。(分总深度和各个主轴深度)

  (2)测量钻咀长度是否够。

  (3)检查台板是否平整,进行调整。

  (4)测量垫板厚度是否一致,反馈并更换垫板。

  (5)定位重新补钻孔。

  (6)对批锋来源按前面进行清查排除,对批锋进行打磨处理。

  (7)对主轴松动进行调整,清洗或者更换索嘴。

  (8)双面板上板前检查是否有加底板。

  (9)作好标记,钻完首板或补完孔要将其更改回原来正常深度。

  8、面板上出现藕断丝连的卷曲形残屑

  产生原因有:未采用盖板或钻孔工艺参数选择不当。

  解决方法:

  (1)应采用适宜的盖板。

  (2)通常应选择减低进刀速率或增加钻头转速。

  9、堵孔(塞孔)

  产生原因有:钻头的有效长度不够;钻头钻入垫板的深度过深;基板材料问题(有水份和污物);垫板重复使用;加工条件不当所致,如吸尘力不足;钻咀的结构不行;钻咀的进刀速太快与上升搭配不当。

  解决方法:

  (1)根据叠层厚度选择合适的钻头长度,可以用生产板叠板厚度作比较。

  (2)应合理的设置钻孔的深度(控制钻咀尖钻入垫板0.5mm为准)。

  (3)应选择品质好的基板材料或者钻孔前进行烘烤(正常是145℃±5烘烤4小时)。

  (4)应更换垫板。

  (5)应选择最佳的加工条件,适当调整钻孔的吸尘力,达到7.5公斤每秒。

  (6)更换钻咀供应商。

  (7)严格根据参数表设置参数。

  10、孔壁粗糙

  产生原因有:进刀量变化过大;进刀速率过快;盖板材料选用不当;固定钻头的真空度不足(气压);退刀速率不适宜;钻头顶角的切削前缘出现破口或损坏;主轴产生偏转太大;切屑排出性能差。

  解决方法:

  (1)保持最佳的进刀量。

  (2)根据经验与参考数据调整进刀速率与转速,达到最佳匹配。

  (3)更换盖板材料。

  (4)检查数控钻机真空系统(气压)并检查主轴转速是否有变化。

  (5)调整退刀速率与钻头转速达到最佳状态。

  (6)检查钻头使用状态,或者进行更换。

  (7)对主轴、弹簧夹头进行检查并进行清理。

  (8)改善切屑排屑性能,检查排屑槽及切刃的状态。

  11孔口孔缘出现白圈(孔缘铜层与基材分离、爆孔)

  产生原因:钻孔时产生热应力与机械力造成基板局部碎裂;玻璃布编织纱尺寸较粗;基板材料品质差(纸板料);进刀量过大;钻咀松滑固定不紧;叠板层数过多。

  解决方法:

  (1)检查钻咀磨损情况,然后再更换或是重磨。

  (2)选用细玻璃纱编织成的玻璃布。

  (3)更换基板材料。

  (4)检查设定的进刀量是否正确。

  (5)检查钻咀柄部直径大小及主轴弹簧夹的夹力是否足够。

  (6)根据工艺规定叠层数据进行调整。

  以上是钻孔生产中经常出现的问题,在实际操作中应多测量多检查。同时,严格规范作业对控制钻孔生产品质故障有很大的益处,对改善产品质量、提高生产效益,也有很大的帮助。

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