PCB机械钻孔工艺常见问题及处理方法

　　一、钻孔档（Drill File）介绍

　　常见钻孔及含义：

　　PTH - 镀通孔：孔壁镀覆金属而用来连接中间层或外层的导电图形的孔。

　　NPTH - 非镀通孔：孔壁不镀覆金属而用于机械安装或机械固定组件的孔。

　　VIA - 导通孔：用于印制板不同层中导电图形之间电气连接（如埋孔、盲孔等），但不能插装组件引腿或其它增强材料的镀通孔。

　　盲孔：仅延伸到印制板的一个表面的导通孔。

　　埋孔：未延伸到印制板表面的导通孔。

　　常见格式：

　　S&m

　　Exel.drl

　　单位制：

　　METRIC（mm）

　　ENGLISH（inch or mil）

　　单位换算：

　　1 inch ＝ 1000 mil ＝ 2.54 cm ＝ 25.4 mm

　　1 mm ＝ 0.03937 inch ＝ 39.37 mil

　　坐标格式：

　　LEADING ZERO SUPPRESS：坐标整数字前面的0 省略，小数字数不够以0 补齐。

　　TRAILING ZERO SUPPRESS：坐标小数字后面的0 省略，整数字数不够以0 补齐。

　　NONE ZERO SUPPRESS：整数和小数字数不够均以0 补齐。

　　FORMAT（小数点之隐藏） ：共有十种格式。

　　二、钻孔盘（DRILL RACK）介绍

　　主要描述钻孔档中用到的钻头大小，有的还说明孔是PTH 或NPTH。

　　钻孔盘一般以M48 开头，排列在钻孔文件的前面。也有单独以文件说明。

　　DRILL RACK＋DRILL FILE＝完整的钻孔图形

　　常用字段：

　　Tool ：钻头编号

　　Size ：孔径大小

　　Pltd ：PTH 或NPTH 说明

　　Feed ：下刀速

　　Speed ：转速

　　Qty ：孔数

　　三、镜头档（Apeture File）介绍

　　镜头档主要描述相应Gerber File 所用镜头之形状和大小。

　　Apeture File + Gerber File =完整的PCB Layout 图形。

　　常用字段：

　　D_Code：D 码，即镜头编号

　　Shape：镜头形状

　　Size：镜头大小

　　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。

　　（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标准规定；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，允许刃磨2~3次；每钻1000孔可刃磨；对于双面板每钻3000孔，刃磨，然后钻2500孔；再刃磨钻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。

　　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PCB机械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。