PTH半孔二钻方法.pdfVIP

半金属化孔的合理设计及加工方法 摘要：半金属化孔成型后的孔壁铜皮翘起、披锋残留问题一直是PCB板件机械加工中的一个难题。残留 在半金属化孔内的铜丝和披锋在下游的SMT厂家的焊接过程中，容易出现焊点不牢、虚焊、桥接短路等问 题。因此半金属化孔的铜皮翘起和披锋一般不为大多SMT厂家的IQC所接受。本文介绍了从CAM／CAD设 计上以及加工技巧上有效的控制、减小半金属化孔的铜皮翘起和披锋的几种方法，同时评估各种加工方法 对成本控制和制作周期的影响。 前言 如何控制半金属化孔成型后的孔壁铜皮翘起、披锋残留的产生一直是PCB板件机械加工中的一个难题。 这是因为一般的PCB成型的机械加工方式无外乎数控锣床锣板、机械冲床冲切等方式，这些方式在切断PTH 孔铜的时候，无可避免的会导致余下部分PTH孔的断面上残留下铜丝披锋，严重的甚至有孔壁铜皮翘起现 象。如下图所示。 象上图这样单元边整排有半金属化孔的PCB，个体都比较小，多用于载板上，作为一个母板的子板， 通过这些半金属化孔与母板以及元器件的引脚焊接到一起。所以如果这些半金属化孔内残留有铜丝披锋， 在SMT厂家进行焊接的时候，将导致焊脚不牢、虚焊；严重的造成两引脚之间的桥接短路。多数SMT厂家 不易接受此类PCB缺陷，而据笔者所知，现在多数PCB厂家是以人工修理作为应对方案。 机械加工原理：下面我们从机械加工的原理来分析披锋的成因。由于机械冲床冲切方式几乎不大可能 应用到半金属化孔的外形加工上，在此只针对数控锣床锣外形的原理进行分析介绍。我们知道，一般的数 控锣床的SPINDLE的旋转方向都是顺时针的，习惯上称为右旋刀。如下图(一)，假定一个金属化孔在PCB 单元外形上，A、B两点是它们的交点，锣板方向如图所示。那么当右旋的锣刀在锣到B点的时候，B点受 到一个向右的剪切力F。理想状况下剪切力F将B处切断。但是附着在孔壁上的铜是具有延展性和韧性的， 锣刀在切到孔壁以铜为主的金属化层的时候，会由于以下原因产生披锋残留： 1.锣刀由于转速不够和磨损的原因，造成锣刀的切割力不足 ； 2.孔铜与孔壁结合力不足，在F的作用下，断口附近孔铜脱离 ； 3.孔铜的延展性，特别是热风整平或沉金等表面处理后，又增加了金属层的厚度和延展性及韧性，造 成切割不断； 大多数情况下，披锋只在B点而不会在A点产生。这是因为锣刀在切割到A点的断面的时候，先切割 到A点的孔壁金属化层。A点金属化层同B点的孔壁金属化层一样，会由于金属的延展性发生形变，但A 点断面背靠着基材层，有效地防止了金属层的延伸以及金属层与孔壁的脱离。只要锣刀没有严重磨损，切 割力足够，A点锣后的断面会很平滑，没有披锋产生。从原理分析中，我们很容易想到只要我们先将板件 反转过来，还是用原来的锣板方向，先把B点处的铜丝锣断，再按正常情况锣板，就能防止披锋的产生。 不过此种方法只适用于单个金属化孔在外形线上，而且孔径比较大的情况。现时常规最小直径的锣刀是中 0．80mm，如果我们面对的是一整排的类似邮票孔的半金属化孔，并且孔间距比较小、孔径也比较小的时 候，我们应该怎么做呢?如下图(二)所示。 设计和加工方法 一、二次钻法 设计方法： 如图(三)所示，按锣板方向在半金属化孔的B点处在PTH后加钻一个适当的NPTH孔，预先切断B点 断面。这里要注意几个细节。 1. NPTH孔的孔径的选择： 2. 一般数控钻机的S P I NDL E的旋转方向也是顺时针的，将PCB板件翻转过来钻孔；并且应选用 槽形钻嘴钻孔。所以要切断B点的孔铜，必须考虑到PCB板件的涨缩变化和二次钻以及锣机的对位精度， NP TH孔应该在钻带中设计为削入板件内2-4mil ； 3. 如果按下面的碱性蚀刻流程，需要把半金属化孔的焊盘单元外的部分削入外形线2-4mil如 果采用 下面的酸性蚀刻流程，则单元外的焊盘要保留单边比孔大5mil以上。 生产流程： l. 碱性蚀刻流程：板件→一次钻孔→PTH→外层图形转移→图形电镀→退膜→碱性蚀刻→二次钻孔→ 退锡→感光阻焊→表面处理→字符印刷→锣外形 2. 酸性蚀刻流程：板件→一次钻孔→PTH直接加厚孔铜→外层图形转移→酸性蚀刻→二次钻孔→感光 阻焊→表面处理 加工效果 ：下面是我们采用上述两种流程批量生产某板件后采集的数据。每个流程 的量产数量是350个PANAL，4200个出货拼板单元，16800个PCS。二次钻孔时采用两块／叠生产，按出货 单元计量比例。(如果按PCS计量，比例更低。)改善