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涂層蓋板對孔位精度提升的研究

1 前言
客戶對PCB板鉆孔的精度要求越來越高,這需要我們通過技術提升來符合客戶的需求,可以通過更改鉆孔的蓋板的方法來提升鉆孔精度。
現在PCB業界使用最廣泛的鉆孔蓋板為鋁蓋板,為厚度在0.13mm~0.2mm之間的鋁箔,各公司根據自身產品特性選擇對應的厚度,鋁蓋板使用為在鉆孔時蓋在PCB板上方,主要作用為:提升孔位精度,散熱,防止產生毛刺。
2 新型PCB蓋板介紹
(1)新型PCB蓋板為在鋁箔的表面再涂覆上一層表面涂層,因此業界一般都稱之為涂層鋁片,如圖1所示。

涂層蓋板主要作用:有利于入鉆,防止打滑;降低鉆咀磨損;潤滑與清潔鉆咀;降低鉆頭溫度。
(2)表面涂層材料,一般為特殊樹脂組成,樹脂需具備特性為:潤滑性:具備潤滑特性;熱熔性:具備低熔點,遇高溫可快速揮發;水溶性:容易溶水,涂層不粘于孔壁;支撐性: 需具備較高硬
度,能在鉆孔中防止鉆針偏移。
(3)涂層蓋板對PCB板加工的優勢。使用相同條件加工后的板件的孔位測試精度結果,涂層蓋板的CPK較普通鋁片大大提升。
使用相同條件加工后的板件在電鍍后的孔壁切片,涂層蓋板的孔壁凹凸度較普通鋁片大大提升。
3 涂層蓋板提高鉆孔精度的機理分析
3.1 鉆頭下鉆鉆頭下鉆接觸涂層蓋板時,蓋板上涂層可以在鉆頭接觸板面瞬間穩住鉆針,減少偏斜,被鉆頭切削后轉化為粉塵被吸走。
圖2為國內某C廠家,通過高速攝像機拍攝鉆孔下鉆的過程進行比較,分別拍攝了普通鋁片和涂層鋁片下鉆過程,從播放錄像可以清晰看到在使用涂層鋁片時,下鉆過程中鉆頭被涂層對其的套定作用讓鉆頭垂直下鉆。

3.2 鉆頭進入板面
涂層材料具備低溶的特性,具有很強的散熱能力,當鉆頭接觸板面所產生的熱通過鋁片傳導,再被涂層大量吸收,從而降低鉆頭及板材孔內的溫度,如圖3所示。

圖4為國內某C廠家利用紅外熱像儀的熱像測溫技術對鉆孔時的鉆針溫度進行跟蹤測試,其中紅線為使用普通鋁片的鉆針溫度,黑色代表使用涂層鋁片的鉆針溫度。
從圖4中可以清晰地比較出:使用涂層鋁片的鉆頭溫度要遠低于使用普通鋁片的鉆頭溫度。鉆頭在溫度越低時,其剛性越強,越不容易產生彎曲,因此使用涂層鋁片提升了鉆頭下鉆過程中的剛性,從而提升了鉆孔的精度。

3.3 排屑
涂層表面的涂層在預熱后會變成氣態揮發,揮發過程中加快粉屑的排屑,因此增加了鉆孔過程中的排屑。從而減少了鉆孔過程中的下鉆阻力,提升鉆孔的精度。
圖5使用普通鋁片和涂層鋁片加工PTFE板材后的鉆頭殘絲比較,從圖5中可以明顯地看出,使用涂層鋁片后鉆頭的殘絲明顯較少。

4 小結
涂層蓋板能提升鉆孔精度,特別在加工一些高厚徑比板時對孔位精度的提升效果顯著。然而,涂層蓋板為一種新型的蓋板,其購買成本也是普通鋁片的數倍,可以通過提高鉆頭的使用壽命、提升磨次、增加鉆孔疊板數等來降低使用涂層蓋板的綜合使用成本。
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