PCB钻孔工艺故障与解决方法.docx

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PCB钻孔工艺故障与解决方法

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　　　一、在众多影响钻孔加工阶段，对各项不同的工程施行检验

　　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工程。

（1）、钻孔前基板检验，工程有：

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，工程为：

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规范规定；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。

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。

　　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。

PCB机械钻孔问题解决方法

　PCB板一般由几层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线，有4、6、8层之分。

其中钻孔占印刷电路板成本的30~40%，量产常需专门设备和钻头。

好的PCB钻头用品质好的硬质合金材料，具有高刚性，孔位精度高，孔壁品质好，寿命长等优良特性。

　　影响钻孔的孔位精度与孔壁品质的因素有很多，本文将讨论影响钻孔的孔位精度与孔壁品质的主要因素，并提出相应的解决办法，以供大家参考。

　　一、为什么孔内玻纤突出（FiberProturusioninHole）？

　　1.可能原因：

退刀速率过慢

　　对策：

增快退刀速率。

　　2.可能原因：

钻头过度损耗

　　对策：

重新磨利钻尖，限制每只钻尖的击数，例如上线定位1500击。

　　3.可能原因：

主轴转速（RPM）不足

　　对策：

调整进刀速率和转速的关系到最佳的状况，检查转速变异情况。

　　4.可能原因：

进刀速率过快

　　对策：

降低进刀速率（IPM）。

　　二、为什么孔壁粗糙（Roughholewalls）？

　　1.可能原因：

进刀量变化过大

　　对策：

维持固定的进刀量。

　　2.可能原因：

进刀速率过快

　　对策：

调整进刀速率与钻针转速关系至最佳状况。

　　3.可能原因：

盖板材料选用不当

　　对策：

更换盖板材料。

　　4.可能原因：

固定钻头所使用真空度不足

　　对策：

检查钻孔机台真空系统，检查主轴转速是否有变异。

　　5.可能原因：

退刀速率异常

　　对策：

调整退刀速率与钻头转速的关系至最佳状况。

　　6.可能原因：

针尖的切削前缘出现破口或算坏

　　对策：

上机前先检查钻针情况，改善钻针持取习惯。

　　三、为什么孔形真圆度不足？

　　1.可能原因：

主轴稍呈弯曲

　　对策：

更换主轴中的轴承（Bearing）。

　　2.可能原因：

钻针尖点偏心或削刃面宽度不一

　　对策：

上机前应放大40倍检查钻针。

　　四、为什么板叠上板面发现藕断丝连的卷曲形残屑？

　　1.可能原因：

未使用盖板

　　对策：

加用盖板。

　　2.可能原因：

钻孔参数不恰当

　　对策：

减低进刀速率（IPM）或增加钻针转速（RPM）。

　　五、为什么钻针容易断裂？

　　1.可能原因：

主轴的偏转（Run-Out）过度

　　对策：

设法将的主轴偏转情况。

　　2.可能原因：

钻孔机操作不当

　　对策：

　　1）检查压力脚是否有阻塞（Sticking）

　　2）根据钻针尖端情况调整压力脚的压力。

　　3）检查主轴转速的变异。

　　4）钻孔操作进行时间检查主轴的稳定性。

　　3.可能原因：

钻针选用不当

　　对策：

检查钻针几何外型，检验钻针缺陷，采用具有适当退屑槽长度的钻头。

　　4.可能原因：

钻针转速不足，进刀速率太大

　　对策：

减低进刀速率（IPM）。

　　5.可能原因：

叠板层数提高

　　对策：

减少叠层板的层数（StackHeight）。

六、为什么空位不正不准出现歪环破环？

　　1.可能原因：

钻头摇摆晃动

　　对策：

　　1）减少待钻板的叠放的层数。

　　2）增加转速（RPM），减低进刀速（IPM）。

　　3）重磨及检验所磨的角度与同心度。

　　4）注意钻头在夹筒上位置是否正确。

　　5）退屑槽长度不够。

　　6）校正及改正钻机的对准度及稳定度。

　　2.可能原因：

盖板不正确

　　对策：

选择正确盖板，应选均匀平滑并具有散热与钻针定位功能者。

　　3.可能原因：

基板中玻璃布的玻璃丝太粗

　　对策：

改用叫细腻的玻璃布。

　　4.可能原因：

钻后板材变形使孔位偏移

　　对策：

注意板材在钻前钻后的烘烤稳定。

　　5.可能原因：

定位工具系统不良

　　对策：

检查工具孔的大小及位置。

　　6.可能原因：

程序带不正确或损毁

　　对策：

检查城市带及读带机。

　　七、为什么孔径有问题，尺寸不正确？

　　1.可能原因：

用错尺寸的钻头

　　对策：

钻头在上机前要仔细检查并追究钻机的功能是否正确。

　　2.可能原因：

钻头过度损伤

　　对策：

换掉并定出钻头使用的对策。

　　3.可能原因：

钻头重磨次数太多造成退屑槽长度不够

　　对策：

明订钻头使用政策，并检查重磨的品质。

　　4.可能原因：

主轴损耗

　　对策：

修理或换新

　　八、为什么胶渣（Smear）太多？

　　1.可能原因：

进刀及转速不对

　　对策：

按材料性质来做钻孔及微切片实验以找出最好的情况。

　　2.可能原因：

钻头在孔中停留时间太长

　　对策：

　　1）改变转速计进刀速以减少孔中停留时间。

　　2）降低叠板的层数。

　　3）检查钻头重磨的情况。

　　4）检查转速是否减低或不稳。

　　3.可能原因：

板材尚彻底干固

　　对策：

钻孔前基板要烘烤。

　　4.可能原因：

钻头的击数使用太多

　　对策：

减少钻头使用的击数，增加重磨频率。

　　5.可能原因：

钻头重磨次数太多，以致退屑槽长度不够

　　对策：

限定重磨次数，超过则废弃之。

　　6.可能原因：

盖板及垫板有问题

　　对策：

改换正确的材料。

　　九、为什么孔壁有纤维突出？

　　1.可能原因：

钻头退刀速太慢

　　对策：

增加退刀速率。

　　2.可能原因：

钻头受损

　　对策：

重磨及限定钻头使用政策。

　　3.可能原因：

钻头有问题

　　对策：

按钻头条件的改变以及孔壁微切片检验的配合，找出合适的条件。

　　十、为什么内层铜箔出现钉头？

　　1.可能原因：

钻头退刀速太慢

　　对策：

增加钻头退刀速度。

　　2.可能原因：

切屑量（Chip Load亦即进刀量）不正确

　　对策：

对不同材料做不同的切屑量的实验，以找出最正确的排屑情况。

　　3.可能原因：

钻头受损

　　对策：

　　1）重磨钻头并定出每支钻头应有的击数。

　　2）更换钻头的设计。

　　4.可能原因：

主轴（Spindle）转动

　　对策：

　　1）做实验找出最好的切屑量。

　　2）检查主轴速度的变异。

　　十一、为什么孔口出现白圈？

　　1.可能原因：

发生热机应力

　　对策：

　　1）换掉或重磨钻头。

　　2）减少钻头留在孔中的时间。

　　2.可能原因：

玻璃纤维组织太粗

　　对策：

改换为玻璃较细的胶片。

　　十二、为什么孔壁出现毛头（Burr即毛刺）？

　　1.可能原因：

钻头不利

　　对策：

　　1）换掉或重磨钻头。

　　2）定出每支钻头的击数。

　　3）重新评估各种品牌的耐用性。

　　2.可能原因：

堆叠中板与板之间有异物

　　对策：

改用板子上机操作的方式。

　　3.可能原因：

切屑量不正确

　　对策：

使用正确的切屑量。

　　4.可能原因：

盖板太薄，使上层钻板发生毛头

　　对策：

改用较厚的盖板。

　　5.可能原因：

压力脚不正确，造成朝上的孔口发生毛头

　　对策：

修理钻机的主轴。

　　6.可能原因：

垫板不正确，使朝下的孔口发生毛头

　　对策：

　　1）使用平滑坚硬的垫板。

　　2）每次钻完板叠后要换掉垫板或翻面。

　　十三、为什么孔形不圆？

　　1.可能原因：

主轴性能有问题

　　对策：

更换主轴的轴承（Bearing）。

　　2.可能原因：

钻针的尖点偏心或钻刃（Lip）宽度不对

　　对策：

检查钻头或更换之。

　　十四、为什么叠板最上层孔口出现圆圈卷状钻屑附连？

　　1.可能原因：

未使用盖板

　　对策：

板叠的最上层要加用铝质盖板。

　　2.可能原因：

钻孔条件不对

　　对策：

降低进刀速率或转速。