PCB钻孔超短坑槽的加工操作指南

1、PCB钻孔超短坑槽的加工操 作指南 目目 录录 前言前言 原理与分析原理与分析 实验设计实验设计 实验结果实验结果 总结总结 前言前言 为了达到： 等要求， 通常需要设计坑槽钻孔 然而不久前我们发现有些坑槽严重偏短，并受 到的可户的有关投诉。 如xP42xxx： 合格孔合格孔过短孔过短孔 孔径多变 定位准确沉铜导通减少流程 槽宽准确减少库存 详情 前言 经跟进分析该类坑槽属于超短坑槽（槽长 2倍直径） 原理与分析原理与分析 长坑槽（槽长 2倍直径） 问题背景 原理与分析.问题背景 超短坑槽的问题 坑槽钻孔受力分析 因为钻孔机主轴的旋转方向为顺时针方向， 在钻孔过程中的受力如下图 钻嘴旋转方钻嘴

2、旋转方 向向 钻嘴受力方钻嘴受力方 向向 第二末端孔第二末端孔第一末端第一末端 孔孔 设计设计 钻出钻出 偏转、变短偏转、变短 原理与分析.超短坑槽的问题 发现偏短之坑槽完成长度：40mil 客户要求： 23.6 x 47.5 (5)mil 沉金后 PE 设计： 27.6 x 51.3mil 钻孔后 LP42715坑槽孔详情 估计 钻孔后长：42.344mil 比PE设计偏短达：6.79mil 回前言 原理与分析.超短坑槽的问题 考虑问题的方向 钻孔参数（转速、进 给、钻觜寿命） 钻嘴的牌子、品质、 几何特征（如长度） 钻孔的叠数 钻孔排列设计 已进行参数试验，改善效果 不明显 如改用较短刃长

3、之钻嘴， 返 磨次数将大减，成本增加很多 减少叠数，产量将难以承担； 尝试修改设计，减少侧向受力 钻孔长度补偿 超短坑槽多呈单向偏差，可补偿； 但由于偏差范围大，无法达标 原理与分析.考虑问题的方向 现已采用的钻孔方法 （借鉴经验） PE通过 交叉叠钻坑槽 手工编织 引用程序编织 Guild-Line 指定1.2mm以下坑槽叠板数比正 常叠板数少一 钻孔WI 指定特殊进给速率 基本遵循“二均等 分长度法” 钻孔排列次序：1 6 4 7 3 8 5 9 2 原理与分析. 现已采用的钻孔方法 待探讨的钻孔方法 按（从始点至终点 的）顺序叠钻 钻机直接使用G85（钻坑槽）指令 在坑槽末端，设计两（坑

4、槽前）预钻孔 类PE现方法,最后孔密度略低 y通过减少非对称切削区， 减少侧向偏移力 y 通过末端孔补充有效长度 钻孔排列次序：1 2 3 4 5 原理与分析.待探讨的钻孔方法 实验目的实验目的 确定超短坑槽的钻孔（排列）方式 初定超短坑槽钻孔叠数、长度补偿 实验设计实验设计 实验设计. 实验目的 不同特征坑槽分类 钻咀mmmil第一坑槽长 末端孔第二坑槽长 末端孔 第三坑槽长 末端孔第四坑槽长 末端孔 T13.18125.00 T20.6023.6247.240.5544.340.5039.430.4535.500.40 T30.6525.5951.180.6047.780.5542.390

5、.5038.120.45 T40.7027.5655.120.6551.230.6045.340.5540.750.45 T50.7529.5359.060.7054.670.6548.290.5543.370.50 T60.8031.5062.990.7558.120.7051.240.6045.990.55 T70.8533.4666.930.8061.560.7554.200.6548.620.55 T80.9035.4370.870.8565.010.8057.150.7051.240.60 T91.0039.3778.740.9571.900.8563.060.7556.490.65

6、 T101.2047.2494.491.1585.681.0574.870.9066.990.80 T111.5059.06118.111.45105.351.3091.581.1081.741.00 T121.8070.87141.731.75126.021.55109.301.3597.491.20 L=2D-2D/3L=2D-D/2 分类 L=2DL=2D-D/4 实验方案设计实验方案设计 实验设计.实验方案设计 设计不同方法组合及其细节 ( 分别用G85、交叉叠钻、顺序叠钻三大类方法设计坑槽落刀。 ( 每类落刀设计，又分两种要求： A） 无需附加孔 B） 钻坑槽前，于两末端分别加钻两孔

7、与坑槽末端圆弧内相切 即分别制作六条钻带如下： 末端孔径要求：满足以上要求，并保证边到边至少有1.5mil以上距离 Excel软件计算公式： FLOOR(补偿设计后长度 -1.5)/39.37,0.1)/2 NC1NC2NC3NC4NC5NC6 G85G85+末端孔顺序叠钻顺序叠钻+末端孔交叉叠钻交叉叠钻+末端孔 实验设计.实验方案设计 (叠钻最后圆心间距要求见右表： ( 交叉叠钻计算及排列方按PE原有要求. (参数：0.55mm 钻嘴使用原转速，进给速度为30IPM 0.6mm以上钻嘴，按原WI L2D-D/4L2D-D/2 0.80mm1.54.0mil1.22.5mil 0.85mm1.

8、54.5mil1.23.0mil 实验设计.实验方案设计 等于最后 圆心间距 ( 坑槽长度补偿的假定 原设计槽长度 钻嘴大小 2D2D-D/42D-D/22D-2D/3 1.2mm0233 根据已有测试估计 ( 实验条件及叠板数假定 采用总厚62mil（1/1），双面覆铜板，3块/叠总叠厚186mil 因坑槽孔内层多无铜连接，故取双面 板即可。 实验设计.实验方案设计 钻带设计示意图 实验设计.实验方案设计 优选最佳方案优选最佳方案 粗选（以 最底板之底面测量所得，任取L=2D-D/2之情形） G85顺序叠钻交叉叠钻 无末端孔 有末端孔 (另发现 顺序叠钻，孔内塞尘严重，难以清洗) 实验结果实

9、验结果 (选用取得最佳孔形之方法) 粗选：粗选：G85和交叉叠钻和交叉叠钻 末端孔方案末端孔方案 实验结果 .优选最佳方案 当年没有记下 G85残高参数， 现在一般取15、9、 6三个值 再选（以 最底板之底面测量所得，任取L=2D-D/2之情形） 由于G85指令跟PE自编方式接近，主要差别为最终孔密度 不同，故孔形也接近（理论上初步推定后者将较佳）。 G85 PE自编叠钻自编叠钻 PE自编钻孔，孔 沿较佳；G85有 约0.4mil波浪线 小结：最终选择小结：最终选择 PE自编叠钻末端孔方案自编叠钻末端孔方案 对比如下： 实验结果 .优选最佳方案 经过方法改善，仍然会有某些偏差， 如下图： 接

10、受标准分析（指外形） 外形是否合格，将以是否影响功能为基准 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 接受标准分析 校验完成尺寸是否合格校验完成尺寸是否合格 F偏转:以单边1.3mil为参考 （相对3mil位置要求精度而言， 留1.7mil 给钻机原有精度偏差） 外形偏差、公差与功能分析 F长度：以3mil 为接受标准 多数要求为4mil (PTH/ NPTH) 留1mil给后工序) 由于坑槽多为插件孔，插脚本身可以有一定偏转，但大小却由于坑槽多为插件孔，插脚本身可以有一定偏转，但大小却 不能改变。不能改变。 故假定可以偏转；而大小尺寸却必须符合已知公差故假定可以偏转；而大小尺寸却必须符合已知公差

11、 F宽度：以2mil为基准 NPTH Slot 要求通常为2mil PTH Slot 要求通常为4mil 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 接受标准分析 测量结果 F宽度：以2mil为基准 尺寸L=2D-2D/3 L=2D-D/2 L=2D-D/4 T223.621.921.721.7 T325.624.12423.9 T427.628.125.826.7 T529.528.628.528.3 T631.530.530.630.6 均合格，仅列举少量数据示意 小结：宽度符合要求小结：宽度符合要求 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 测量结果 F长度：以3mil 为接受标准 L=2D-2D

12、/3估算长度 目标长度 补偿后长最下底面 第二底面 T231.5035.5030.8031.85 T334.1238.1234.2934.48 T436.7540.7534.5035.76 T539.3743.3736.9240.83 T641.9945.9941.9141.50 T744.6248.6240.8041.96 T847.2451.2445.7748.00 T952.4956.4950.1452.00 T1062.9966.9961.1465.44 T1178.7481.7475.5777.91 T1294.4997.4994.6995.84 尺寸 表一 小结：长度均在公差要求内

13、，但因槽形不小结：长度均在公差要求内，但因槽形不 佳，故需在叠板数上予与调整佳，故需在叠板数上予与调整 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 测量结果 表二 目标长度 补偿后长最下底面 第二底面 T235.4339.4335.7738.06 T338.3942.3939.3240.12 T441.3445.3441.7742.56 T544.2948.2943.2945.61 T647.2451.2447.2448.90 T750.2054.2049.5250.26 T853.1557.1553.3854.97 T959.0663.0660.0860.80 T1070.8774.8772.20

14、73.26 T1188.5891.5887.1888.33 T12106.30109.30107.09107.57 尺寸 L=2D-D/2 小结：长度均在公差要求内，但因槽形不小结：长度均在公差要求内，但因槽形不 佳，故需在叠板数上予与调整佳，故需在叠板数上予与调整 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 测量结果 L=2D-D/4 目标长度 补偿后长最下底面 T241.3444.3443.72 T344.7847.7844.88 T448.2351.2348.64 T551.6754.6751.60 T655.1258.1254.58 T758.5661.5659.06 T862.0165.0

15、162.00 T968.9071.9070.21 T1082.6885.6883.24 T11103.35105.35103.51 T12124.02126.02 尺寸 表三 小结：长度均在公差要求内，槽形合适小结：长度均在公差要求内，槽形合适 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 测量结果 F偏转:以单边1.3mil为参考 （确定叠板数后）抽测值在参考范围内（确定叠板数后）抽测值在参考范围内 （数据略） 测值小结：尺寸均合格测值小结：尺寸均合格 实验结果 .校验完成尺寸是否合格 . 测量结果 附图附图 2D-2D/3=L2D-D/2之叠板数(叠板厚) 0.6mm 0.8mm 1.2mm 1.

16、8mm 186mil底面 （3pnl/stk） 124mil底面 （2pnl/stk） 实验结果 .附图 2D-D/2=L2D-D/4之叠板数(叠板厚) 0.6mm 0.8mm 1.2mm 1.8mm 186mil底面 （3pnl/stk） 124mil底面 （2pnl/stk） 实验结果 .附图 2D-D/4=L之叠板数(叠板厚) 0.6mm 0.8mm 1.2mm 186mil底面 （3pnl/stk） 实验结果 .附图 初定钻孔叠数、长度补偿初定钻孔叠数、长度补偿 叠板数(叠板厚) FL2D-2D/3，此类孔一般很少加工 主要考虑达到功能尺寸即可(长度4mil)， 故暂定 坑槽单边大小圆

17、弧相差值小于2mil 为参考标准（以利研究）。 FL2D-D/2，此类孔较多，会有部分客户 要求(长度2mil), 故暂定坑槽单边大小圆 弧相差值小于1mil为参考标准。 圆弧相差值 测量结果归纳如下：测量结果归纳如下： 板厚( m il) 槽长 直径(mm) 2D-2D/3L2D-D/22D-D/2L 2D-D/42D-D/4L 0.600 . 8 01 201 201 80 0.851 . 4 51 201 801 80 1.501 801 801 80 实验结果 .初定钻孔叠数、长度补偿 长度补偿 按叠板数之最底1块, 取值得曲线图如下 L2D-2D/32D-D/22D-D/4 AVG-

18、0.590.890.48 STDEV1.390.920.78 CPK2.463.374.49 以4mil计算CPK： 实验结果 .初定钻孔叠数、长度补偿 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 0.600.650.700.750.800.850.901.001.201.501.80 mm mil 2D-D/22D-D/22D-2D/3 调整补偿 考虑叠板上下差异及最底一块的最大偏差， 总体上将L2D-D/2原有补偿的减1. 重新调整余下：重新调整余下： 原设计槽长度 钻嘴大小 2D2D-D/4 2D-D/2 2D-2D/3 1.2mm0223 实验结果 .初定钻孔叠数、长度补偿 总结总结 通过实验设计我们得到了超短坑槽的新一种通过实验设计我们得到了超短坑槽的新一种 加工方法，并得到了其加工方法的具体参数。加工方法，并得到了其加工方法的具体参数。 使