隨著電子元器件的密集度不斷增加,使得縮小線寬成為PCB設計的必然發展趨勢,為了提高線路的電流承載能力,需要相應提高導體厚度即銅厚,而厚銅板在鉆孔生產過程中出現的內層拉傷、孔粗、釘頭等問題是報廢率最高的。現通過對一款六層板內、外層140 μm(4 oz)厚銅板采用特定的鉆頭以跳鉆的方式,同時優化鉆孔的參數來達到改善厚銅板鉆孔不良。
1鉆孔方案設計
1.1 物料準備
(1)FR4 0.2mm 4/4oz 厚銅板12PNL,6層板,內外層銅厚均為140 μm (4 oz);
(2)金洲全新UC鉆頭:Ф0.4×7.0 mm,Ф0.6×9.5 mm,Ф0.8×9.5 mm各10支;
(3)鋁片、白墊板、松林四軸鉆機。
1.2 試驗方案
試板主要以調整鉆孔參數為主,即S(轉速)、F(進刀速),詳見表1。參數調整均是在我司現有厚銅板鉆孔參數上進行,試驗共9種方案。
1.3 跳鉆鉆帶制作
為了增強孔壁銅的結合力,在內層圖形設計時都會增加獨立Pad,客戶一般不允許刪除,我公司也做過刪除獨立Pad的試驗,結果做熱沖擊后孔壁銅有被拉起的現象。因為內層獨立Pad在鉆孔時鉆頭與銅摩擦產生熱量無法及時排出,造成Pad溫度升高,從而導致樹脂縮陷,同時由于鉆針溫度過高也會產生燒孔及孔壁較粗的問題。為了改善此種問題,通過分步鉆(或分段鉆)有明顯的改善,但“喇叭孔”不易解決。對此,決定采用跳鉆方法來改善厚銅板鉆孔品質問題。試板圖形按點陣式設計(如圖1),試板跳鉆時不同顏色的孔各1把刀一次鉆完。從第500個孔開始,每隔100個孔設計10個尾孔,即可以觀察孔粗情況又可以追塑到孔限對孔壁質量的影響。
1.4 鉆孔參數
根據現有厚銅板參數條件,設置孔徑Ф0.4 mm、Ф0.6 mm、Ф0.8 mm,鉆孔參數分別見表2。
2鉆孔孔粗切片
采用跳鉆鉆帶,按照以上參數對內/外層4 oz厚銅測試板進行鉆孔測試,鉆孔后對三種孔徑各9種方案孔粗切片,以金像顯微鏡放大100倍測量。按測量數據得出三種孔徑的孔壁粗糙度平均值(見表3、見圖2)。
小結:由以上數據可以看出:
(1)3種孔徑孔粗均比正常不跳鉆生產效果好,其孔粗都在要求范圍25 μm內,其中孔粗最大值是22.18 μm,最小值是11.09 μm。
(2)Ф0.4 mm孔第3、第5種方案較好;Ф0.6 mm孔第3、第6種方案較好;Ф0.8 mm孔第5、第6種方案較好。
3不同供應商鉆頭鉆孔孔粗比較
采用不同供應商鉆頭在同樣參數條件下鉆孔,二種不同孔徑的孔粗效果進行比較(見表4)。
小結:從上表數據可以看出:
(1)金洲鉆頭的粗孔效果好于菁茂鉆頭;
(2)跳鉆鉆孔的孔粗效果明顯好于正常鉆孔(不跳鉆)的孔粗效果。
4結論與建議
通過試板,用9種鉆孔參數分別對菁茂和金洲鉆頭正常鉆孔的孔粗情況進行了對比,同時對跳鉆鉆孔與正常鉆孔的孔粗進行了比較,得出以下結論:
(1)金洲鉆頭的孔粗好于菁茂鉆頭,厚銅板鉆孔時使用金洲UC型鉆頭生產;
(2)厚銅板鉆孔時跳鉆鉆孔的孔粗明顯好于正常鉆孔(即不跳鉆)的孔粗,厚銅板在鉆孔時可采用跳鉆的方法進行;
(3)厚銅板鉆孔時孔限的多少與孔粗有直接的關系。厚銅板鉆孔時孔數設置:Φ0.4 mm及以下鉆頭最高鉆孔數設置在800孔;Φ0.4 mm~1.2 mm鉆頭最高鉆孔數設置為1000孔;Φ2.5 mm及以上鉆頭最高鉆孔數設置為500孔;其它直徑鉆頭按正常參數設置;
(4)厚銅板鉆孔參數在原有工作指示參數的基礎上,將轉速S下降10%,進刀速F下降30%進行生產。
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原文標題:【短兵相接】科翔電子:六層厚銅印制板鉆孔工藝改進
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