為什么線路板廠的孔偏這么容易導(dǎo)致PCB板報廢了？

華秋 · 發(fā)表于 2022-12-23 11:56:34

過孔(via)是涉及PCB多層板高可靠性的重要因素之一，因此，鉆孔的費用最多可以占到PCb制板費用的30%~40%。但PCB上的每一個孔，并不是都為過孔。從作用上看,孔可以分為兩類:一是用作各層間的電氣連接，如via孔，插件孔，埋盲孔等；二是用作器件的固定或定位，如定位孔，螺絲孔，散熱槽等。

關(guān)于過孔，隨著高頻高速PCB的發(fā)展，設(shè)計者總是希望過孔越小越好，這樣就可以預(yù)留更多的布線空間，此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小，更適合高速電路。但是孔數(shù)越多，產(chǎn)品尺寸越大，鉆孔需要花費的時間，就越長，也越容易偏離中心位置，我們稱之為孔偏。典型的孔偏現(xiàn)象如下：

圖1 鉆孔孔偏圖

很多線路板廠的孔偏報廢基本成了鉆孔報廢率的“頭號殺手”，而孔偏，會進一步造成孔壁無銅，影響線路電氣連接，線路導(dǎo)通，進而導(dǎo)致生產(chǎn)出的PCB沒有高可靠性。造成孔偏的原因有多種，可能涉及到管理、物料、設(shè)計、加工及設(shè)備等，這里我們要提到造成孔偏的一個重要原因——過度地進行鉆咀研磨。

一般而言，PCB的厚度、材料不同，對鉆咀有不同程度的磨損，比如填料多、高TG、高厚銅對鉆咀就有較大的磨損；另外，適合的進刀速、回刀速、轉(zhuǎn)速、孔限和研磨次數(shù)會讓孔的精度保持在一個較好的水準，參數(shù)的不適用，不僅造成孔粗、披鋒、爆孔現(xiàn)象，也會伴隨著較高的偏孔風(fēng)險。

通常而言，由于鉆咀在前兩次使用時，才能夠達到2000轉(zhuǎn)，而后續(xù)就會逐漸減少至1500轉(zhuǎn)，甚至最后會銳減到100轉(zhuǎn)。所以，往往在6次之后，鉆咀就不用繼續(xù)使用，宣布報廢。

為保證所生產(chǎn)PCB的高可靠性，華秋對鉆咀研磨次數(shù)進行嚴格管控。不過出于成本考慮，有的工廠可能會使用到12次，甚至一直用下去，直至針的長度不足以打穿疊板為止。而隨著研磨次數(shù)變多，鉆咀的刃口會逐漸磨損，并各項性能全面下降......在這一連串的影響下，極易造成孔偏。

圖2 如何識別PCB鉆孔是否鉆偏

在PCB行業(yè)中，機械鉆孔一直是主流PCB鉆孔方式，它通過使用數(shù)控技術(shù)，控制高速旋轉(zhuǎn)的切削鉆頭和 PCB 板高速精準的相對運動，實現(xiàn)在 PCB 板不同位置鉆孔加工。

華秋配備有20萬轉(zhuǎn)6軸鉆機，控制精度15μm以內(nèi)；采用全數(shù)字化動態(tài)仿真分析設(shè)計手段、高精度配件和科學(xué)成熟的生產(chǎn)制造工藝，以及嚴格的質(zhì)量管控，確保了整機的高精度鉆孔精度。三軸采用高速直線電機驅(qū)動，搭配先進的數(shù)字控制技術(shù)和性能優(yōu)異的高轉(zhuǎn)速主軸，以及獨立快鉆功能，保證高效的鉆孔效率。

此外，像0.1mm這種很小的孔，在制作它時，受鉆咀、設(shè)備、材料等方面的局限，傳統(tǒng)的機械鉆機顯得十分吃力。一般而言，最小的機械鉆是0.15mm，低于0.15mm的孔則需要采用激光鉆孔。激光鉆孔其優(yōu)勢在于非接觸式加工無應(yīng)力，不會使板子變形，目前華秋激光鉆孔最小可以做到0.075mm，激光鉆孔廣泛應(yīng)用于在高密度高精度PCB、HDI的制造。

為滿足廣大客戶的需求和產(chǎn)品的可靠性，華秋引入了三菱 CO₂鐳射鉆機，該設(shè)備具有優(yōu)越的加工能力，實現(xiàn)不可匹敵的可追溯性效率、穩(wěn)定的加工質(zhì)量及高加工定位精度。

設(shè)備能力：

最大加工尺寸：620×560mm

水平移動速度：≥50m/min

垂直移動速度：≥10m/min

輸出功率：200W

額定脈沖頻率：10~10000Hz

Galvano的掃描面積：50×50mm

Galvano的掃描速度：1400×2PPS

最小孔徑：≥50μm

孔位精度：±5μm

圖3 三菱激光鉆孔機