PCB钻头及钻孔相关知识[详细]

1、钻头及钻孔相关知识培训,2005年9月13日,我司钻头材料的特点：,直径1.6mm： 钻头本体 与把柄采用两段镶嵌式，本体材料为碳化钨，把柄采用不锈钢,直径1.6mm： 钻头本体 与把柄采用整体式，本体与把柄材料均为碳化钨。,UC型 因減少和基板接触的面積 所以可提昇孔壁品質,ST型 基本上再研磨次数比UC型多,ST型和UC型的形状 (优点),UC型,ST型,ST型和UC型的形状,结构不同点：,0.40.8mm,ST型和UC型的形状,刃带至少剩余0.2mm 以上,ST型UC型的发热温度,CONDITIONS PWB:FR-4 (L) t1.6mm x 3s Drill:ST30 0.4x6.5

2、 UC30 0.4x6.5 N:70kRPM F:2.1m/min E/B:0.15 Aluminum B/B:1.5mm Paper phenol Number of Hits: 5,000 Drilling Machine: Hitachi ND-2D14,Union Tool 钻头的优点：,Union Tool 钻头的分类：,UC型,ST型,ST30: 30度螺旋角ST型 ST35: 35度螺旋角ST型 STX: 变形ST型 SV: 两段倒锥ST型，,UC35: 35度螺旋角UC型 UM: 多层板UC型 UV: 两段倒锥UC型 SX: 槽孔用钻刀，UC结构,Union Tool 钻头的分

3、类：,ID型,MD型,MD: 微钻(直径0.3),ST结构 MC: 微钻(直径0.3),UC结构 MCV:两段倒锥微钻(直径0.3),ID30: 30度螺旋角大钻 ID30C: 带断屑槽大钻,钻头的基本参数：,全长,本体长,沟长,把柄直径,Under cue 直径,直径,钻尖角,钻头的基本参数：,间隙,钻芯厚度,螺旋角,刃带长,刃带宽,第一面角,第二面角,芯厚設計的差異性,0.07mm,0.11mm,Drill Type：UCf0.3 x 5 Web Taper：0.028 /mm Flute Land Ratio：2.2 Helix Angle：38,孔位精度悪化、切粉排出良好,孔位精度良好

4、、切粉排出悪化,芯厚倒錐設計的差異性,Drill Type：STf0.3 x 5 Web Thickness：0.1mm Flute Land Ratio：2.0 Helix Angle：40,Web Taper = 0.010/mm,Web Taper = 0.030/mm,孔位精度悪化、切粉排出良好,孔位精度良好、切粉排出悪化,溝巾比設計的差異性,Drill Type：UCf0.3 x 5 Web Thickness：0.11mm Web Taper : 0.028 /mm Helix Angle：35,F / L Ratio = 1.5,F / L Ratio = 2.5,LAND,溝（

5、FLUTE),孔位精度良好、切粉排出悪化,孔位精度悪化、切粉排出良好,螺旋角設計的差異性,Drill Type：UCf0.3 x 5 Web Thickness：0.11mm Web Taper:0.028 /mm Flute Land Ratio:2.2,Helix Angle = 30,Helix Angle = 40,切粉排出悪化,切粉排出良好,鑽孔加工的切削条件,主軸転数N:RPM 進刀速度F: （回刀速度RTR:） 1m/min=16.7mm/sec =39.4IPM Chip Loadf: F/N1000 mm/rev. 撃孔数等,N,F,RTR,理論切削条件, FR-4DSV=2

6、00m/min FR-4MLBV=180m/min V=pDN/1000V:周速(m/min) p :圆周率 D:鑽頭外径(mm) N:主軸転数(RPM),理論主軸転数,高速加工的優点,相同之Chip Load, 不同転速的品質傾向,高速加工的優点,相同之Chip Load, 孔位精度的差異,CONDITIONS PWB:FR-4(DS) 0.6mm x 2s Chipload:15mm/rev. E/B:0.15mm Aluminum B/B:1.5mm Paper phenol Number of Hits: 3,000 Number of Samples: 2,高速加工的優点,相同之Ch

7、ip Load, 加工時間的差異,Condition Drill Dia:f0.4mm Chipload:25mm/rev. Fixed No. of hits:3,000 Hit Method:Randomized,100% (2481sec),32% Time Reduction,68% (1696sec),20 krpm 40krpm 60 krpm 80krpm 100 krpm,63m/min 126m/min 188m/min 251m/min 314m/min,适当转速的选定：不能太高或太低,适当进刀的选定： 不能太大或太小,适当进刀的选定：不能太大,磨耗量: 钻头磨耗与PCB层

8、数的关系,下墊板的穿透量,穿透量（DEPTH) 穿透部(L1)鑽頭前端長度（L2),DRILL DIA fD,L2,BOTTOM PCB,BACKER,L1,POINT ANGLE a,（先端角為130）,影響鑽頭品質的各主要因素,Future Drilling,Drill Bit,Drilling Machine,Repointing,Positioning Accuracy,Repointing,Drilling Condition,PC Board,Entry&Backer,MaterialHardness,Nesting,SurfaceRoughness,Drill Penetrati

9、onControl,Thrust,Working Environment,f 0.1-0.25mmin Production,Flute Finish,Pressure Force,Copper Ratio,Resin Content,Noise,4M Thinking,OperatorSkill,External Vibration,Basement,Drilling,対鑽孔品質的要求,孔位精度 孔壁粗度 焦渣 釘頭 耐折損性 毛辺 排屑性及其他,孔位精度(Drilling Deflection),関連項目 鑽頭剛性 適当的畳板数 主軸Run-out管理 適当的Entry Board的使用

10、鑽孔機的機床精度,孔位精度(Shift),関連項目 定位PIN不適当 鑽孔機的機床移位 内層移位,孔位精度,鑽頭形状（剛性関連） 芯厚（Web） 芯厚倒錐（Web Taper） 溝巾比 溝長（Body Length） 鑽頭形状（形状関連） 鑽尖角 螺旋角,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,内壁粗度,影響 電鍍後電気導通的信頼性 対内層絶縁的信頼性,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,内壁粗糙度,鑽頭形状（溝槽形状関連） 芯厚（Web） 芯厚倒錐（Web Taper） 溝巾比 溝長（Body Length） 鑽頭形状（形状関連）

11、螺旋角,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,内壁粗糙度,提昇粉屑的排出性降低孔壁粗度,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,Drill Type：UCf0.3 x 5 Web Thickness：0.11mm Web Taper:0.028 /mm Flute Land Ratio:2.2,Helix Angle = 30,Helix Angle = 40,樹脂焦渣（Resin Smear),現象 在鑽孔時因熱溶化的樹脂、 付着在内層銅箔上。 造成電鍍不良,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,樹脂焦渣

12、（Resin Smear),対策 減少鑽頭與孔壁接触的面積 （使用UC型） 加快進刀速 撃孔数、畳板数重新検討 実施去焦渣工程,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,釘頭,現象 鑽孔時内層銅箔不能被順利切削、反而受到拉力延展変形為像釘子頭部形状。,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,ST type,釘頭,対策 減少鑽頭與孔壁接触的面積 （使用UC型） 加快進刀速 撃孔数、畳板数重新検討,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,UC type,耐折損性,対策 増加鑽頭的剛性 改善超硬材料,UNION TOO

13、L CO. TECHNICAL RESEARCH,CONDITIONS PWB:BT RESIN (DS) 0.4mm x 3s Drill:0.15x2.5 N:160kRPM F:4.8m/min E/B:LE400 B/B:1.5mm Paper phenol Number of Hits: 3,000 Drilling Machine: Hitachi ND-1W212,Quality Limit,鑽頭的摩耗,新型材料 摩耗特性,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,CONDITIONS PWB:FR-4 (8L) 0.8mm x 2s Drill:NH2

14、0 0.3x5 N:80kRPM F:1.8m/min E/B:LE400 B/B:1.5mm Paper phenol Number of Hits: 3,000,基板朝向高功能高品質,UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH,人,HANDLING,基板材料,機械,鑽頭,作業環境,綜合的改善,钻头检验项目及公差,重叠、分开,单面大头、单面小头,内弧、外弧,大小面、偏心,b,大小面、偏心,实体显微镜：利用光学放大原理，放大钻头 进行刀面检验。根据不同钻头 直径，调整放大倍率。 工具显微镜：利用光学放大原理，放大钻头 进行刀面检验及测量，可测量 出刀面的具体数值，对比检

15、验 标准，对钻头刀面进行判断。,检验工具,刀面不良对于钻孔的影响,Chisel point inconcentricity (mm),Hole registration accuracy (mm),Bottom-Back,Top-Front,MAX,AVE+3s,MAX,AVE+3s,Chisel point inconcentricity,Impact on Registration Accuracy: Heavy,DRILL: UC 0.3 x 5 mm PWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2s EB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mm N: 80

16、krpm (V: 75.4m/min) F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hits,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,0,10,20,30,40,50,MAX,AVE+3s,MAX,AVE+3s,Bottom-Back,Top-Front,Impact on Registration Accuracy: Medium,Overlap,DRILL: UC 0.3 x 5 mm PWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2s EB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 m

17、m N: 80 krpm (V: 75.4m/min) F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hits,Overlap (mm),Hole registration accuracy (mm),0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,0,10,20,30,40,50,Bottom-Back,Top-Front,MAX,AVE+3s,MAX,AVE+3s,Gap,DRILL: UC 0.3 x 5 mm PWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2s EB: Al t0.15 B/B：Bakeli

18、te t1.5 mm N: 80 krpm (V: 75.4m/min) F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hits,Gap (mm),Hole registration accuracy (mm),Impact on Registration Accuracy: Medium,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,0,10,20,30,40,50,Bottom-Back,Top-Front,MAX,AVE+3s,MAX,AVE+3s,Impact on Registration Accuracy

19、: Light,Primary flair,DRILL: UC 0.3 x 5 mm PWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2s EB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mm N: 80 krpm (V: 75.4m/min) F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hits,Primary flair (mm),Hole registration accuracy (mm),0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,0,10,20,30,40,50,Bottom-Back,Top-Front,MAX,AVE+3s,MAX,AVE+3s,Impact on Registration Accuracy: Light,Negative,DRILL: UC 0.3 x 5 mm PWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2s EB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mm N: 80 krpm (V: 75.4m/min) F: 2.0 m/min