PCB钻头及钻孔相关知识详细

1、钻头及钻孔相关知识培训2005年9月13日我司钻头材料的特点：直径1.6mm： 钻头本体 与把柄采用整体式，本体与把柄材料均为碳化钨。UC型因減少和基板接触的面積所以可提昇孔壁品質ST型基本上再研磨次数比UC型多ST型和UC型的形状 (优点)UC型ST型ST型和UC型的形状 结构不同点：0.40.8mmUC型的设计优势 ST/STX的设计优势 高质量的钻孔品质，低的钻孔温度，低的钉头、胶渣、折断率现象。操作简单，直径控制容易，较多的研磨次数 低的折损率，减少了钻孔扭矩阻力。 较大的使用范围，使用于一般用途 利于微钻和6层以上的PCB板。 利于一般直径钻头和双面板及6层以下多面板。 ST型和UC

2、型的形状 Amount of Re-point（0.06mm0.1mm/次）刃带至少剩余0.2mm 以上ST型UC型的发热温度CONDITIONSPWB:FR-4 (L) t1.6mm x 3sDrill:ST30 0.4x6.5UC30 0.4x6.5N:70kRPMF:2.1m/minE/B:0.15 AluminumB/B:1.5mm Paper phenolNumber of Hits: 5,000Drilling Machine: Hitachi ND-2D14Union Tool 钻头的优点：Union Tool 钻头的分类：UC型ST型ST30: 30度螺旋角ST型ST35: 3

3、5度螺旋角ST型STX: 变形ST型SV: 两段倒锥ST型，UC35: 35度螺旋角UC型UM: 多层板UC型UV: 两段倒锥UC型SX: 槽孔用钻刀，UC结构Union Tool 钻头的分类：ID型MD型MD: 微钻(直径0.3),ST结构MC: 微钻(直径0.3),UC结构MCV:两段倒锥微钻(直径0.3)ID30: 30度螺旋角大钻ID30C: 带断屑槽大钻钻头的基本参数：全长本体长沟长把柄直径Under cue 直径直径钻尖角钻头的基本参数：间隙钻芯厚度螺旋角刃带长刃带宽第一面角第二面角芯厚設計的差異性0.07mm0.11mmDrill Type：UCf0.3 x 5Web Taper

4、：0.028 /mmFlute Land Ratio：2.2Helix Angle：38孔位精度悪化、切粉排出良好孔位精度良好、切粉排出悪化芯厚倒錐設計的差異性Drill Type：STf0.3 x 5Web Thickness：0.1mmFlute Land Ratio：2.0Helix Angle：40Web Taper = 0.010/mmWeb Taper = 0.030/mm孔位精度悪化、切粉排出良好孔位精度良好、切粉排出悪化溝巾比設計的差異性Drill Type：UCf0.3 x 5Web Thickness：0.11mmWeb Taper : 0.028 /mmHelix Ang

5、le：35F / L Ratio = 1.5F / L Ratio = 2.5LAND溝（FLUTE)孔位精度良好、切粉排出悪化孔位精度悪化、切粉排出良好螺旋角設計的差異性Drill Type：UCf0.3 x 5Web Thickness：0.11mmWeb Taper:0.028 /mmFlute Land Ratio:2.2Helix Angle = 30Helix Angle = 40切粉排出悪化切粉排出良好鑽孔加工的切削条件主軸転数N:RPM進刀速度F: （回刀速度RTR:）1m/min=16.7mm/sec =39.4IPMChip Loadf: F/N1000 mm/rev.撃孔

6、数等NFRTR理論切削条件 FR-4DSV=200m/min FR-4MLBV=180m/minV=pDN/1000V:周速(m/min)p :圆周率D:鑽頭外径(mm)N:主軸転数(RPM)理論主軸転数高速加工的優点相同之Chip Load, 不同転速的品質傾向高速加工的優点相同之Chip Load, 孔位精度的差異CONDITIONSPWB:FR-4(DS) 0.6mm x 2sChipload:15mm/rev.E/B:0.15mm AluminumB/B:1.5mm Paper phenolNumber of Hits: 3,000Number of Samples: 2高速加工的優点

7、相同之Chip Load, 加工時間的差異 Condition Drill Dia:f0.4mm Chipload:25mm/rev. Fixed No. of hits:3,000 Hit Method:Randomized100% (2481sec)32% Time Reduction68% (1696sec)20 krpm 40krpm 60 krpm 80krpm 100 krpm63m/min 126m/min 188m/min 251m/min 314m/min适当转速的选定：不能太高或太低适当进刀的选定： 不能太大或太小适当进刀的选定：不能太大磨耗量: 钻头磨耗与PCB层数的关系

8、下墊板的穿透量穿透量（DEPTH)穿透部(L1)鑽頭前端長度（L2)DRILL DIA fDL2BOTTOM PCBBACKERL1POINT ANGLE a（先端角為130）影響鑽頭品質的各主要因素Future DrillingDrill BitTable SpeedDrilling MachineRepointing SpindlePositioning AccuracyVibrationCarbide MaterialRepointingGeometry DesignDrilling ConditionMaterial Preparation ParameterRingPrecision

9、PC BoardEntry&BackerMaterialHardnessNestingSurfaceRoughnessDrill PenetrationControlThrustWorking Environmentf 0.1-0.25mmin ProductionFlute Finish VacuumBush Pressure ForcePCBSet upGlass FiberCopper RatioThickness Resin ContentPropertiesNoise4M ThinkingOperatorSkillExternal VibrationBasementDrilling対

10、鑽孔品質的要求孔位精度孔壁粗度焦渣釘頭耐折損性毛辺排屑性及其他孔位精度(Drilling Deflection)関連項目鑽頭剛性適当的畳板数主軸Run-out管理適当的Entry Board的使用鑽孔機的機床精度孔位精度(Shift)関連項目定位PIN不適当鑽孔機的機床移位内層移位孔位精度鑽頭形状（剛性関連）芯厚（Web）芯厚倒錐（Web Taper）溝巾比溝長（Body Length）鑽頭形状（形状関連）鑽尖角螺旋角UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH内壁粗度影響電鍍後電気導通的信頼性対内層絶縁的信頼性UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEA

11、RCH内壁粗糙度鑽頭形状（溝槽形状関連）芯厚（Web）芯厚倒錐（Web Taper）溝巾比溝長（Body Length）鑽頭形状（形状関連）螺旋角UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH内壁粗糙度提昇粉屑的排出性降低孔壁粗度UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCHDrill Type：UCf0.3 x 5Web Thickness：0.11mmWeb Taper:0.028 /mmFlute Land Ratio:2.2Helix Angle = 30Helix Angle = 40樹脂焦渣（Resin Smear)現象在鑽孔時因熱溶化的樹脂

12、、 付着在内層銅箔上。造成電鍍不良UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH樹脂焦渣（Resin Smear)対策減少鑽頭與孔壁接触的面積（使用UC型）加快進刀速撃孔数、畳板数重新検討実施去焦渣工程UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH釘頭現象鑽孔時内層銅箔不能被順利切削、反而受到拉力延展変形為像釘子頭部形状。UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCHST type釘頭対策減少鑽頭與孔壁接触的面積（使用UC型）加快進刀速撃孔数、畳板数重新検討UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCHUC typ

13、e耐折損性対策増加鑽頭的剛性改善超硬材料UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCHCONDITIONSPWB:BT RESIN (DS) 0.4mm x 3sDrill:0.15x2.5N:160kRPMF:4.8m/minE/B:LE400B/B:1.5mm Paper phenolNumber of Hits: 3,000Drilling Machine: Hitachi ND-1W212Quality Limit鑽頭的摩耗新型材料摩耗特性UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCHCONDITIONSPWB:FR-4 (8L) 0.8mm x

14、 2sDrill:NH20 0.3x5N:80kRPMF:1.8m/min E/B:LE400B/B:1.5mm Paper phenolNumber of Hits: 3,000基板朝向高功能高品質UNION TOOL CO. TECHNICAL RESEARCH人HANDLING基板材料機械鑽頭作業環境綜合的改善钻头检验项目及公差重叠、分开重叠（Overlap)分开（Gap)尺寸显微镜倍数公差范围尺寸显微镜倍数公差范围D0.340倍0.0 0 5以下D0.340倍0.0 0 5以下0.3D0.630倍0.0 0 5以下0.3D0.630倍0.0 0 5以下0.6D1.6520倍0.01D以

15、下0.6D1.6520倍0.01D以下1.65D3.17510倍0.01D以下1.65D3.17510倍0.015D以下D3.17510倍0.015D以下单面大头、单面小头单面大头（Primary Flare)单面小头（Primary Taper)尺寸显微镜倍数公差范围尺寸显微镜倍数公差范围D0.340倍0.0 0 5以下 D0.340倍0.0 0 5以下 0.3D0.630倍0.015D以下0.3D0.630倍0.015D以下0.6D1.6520倍0.015D以下0.6D1.6520倍0.015D以下1.65D3.17510倍0.015D以下1.65D3.17510倍0.02D以下D3.17

16、510倍0.01D以下刀刃内弧（Layback)刀刃外弧（Hook)尺寸显微镜倍数公差范围尺寸显微镜倍数公差范围D0.340倍0.0 0 5以下D0.340倍0.0 0 5以下0.3D0.630倍0.0 0 5以下0.3D0.630倍0.0 0 5以下0.6D1.6520倍0.01D以下0.6D1.6520倍0.01D以下1.65D3.17510倍0.01D以下1.65D3.17510倍0.015D以下D3.17510倍0.015D以下内弧、外弧大小面、偏心b偏心（Chisel point Inconcentricity)尺寸显微镜倍数公差范围尺寸显微镜倍数公差范围D0.340倍a b 0.8

17、aD0.340倍0.005以下0.3D0.630倍0.3D0.630倍0.01以下0.6D1.6520倍0.6D1.6520倍1.65D3.17510倍1.65D3.17510倍|a-b|3.17510倍0.02以下大小面（Offset)缺口（Chipping)尺寸显微镜倍数公差范围D0.340倍0.0 0 3以下0.3D0.630倍0.0 0 4以下0.6D1.6520倍0.0 0 5以下1.65D3.17510倍0.0 0 8以下大小面、偏心实体显微镜：利用光学放大原理，放大钻头 进行刀面检验。根据不同钻头 直径，调整放大倍率。工具显微镜：利用光学放大原理，放大钻头 进行刀面检验及测量，可

18、测量 出刀面的具体数值，对比检验 标准，对钻头刀面进行判断。检验工具Impact on Registration AccuracyChisel pointinconcentricityHeavyOverlapMediumGapMediumImpact on Registration AccuracyPrimary flairLightNegativeLight刀面不良对于钻孔的影响010203040506070809010011012001020304050Chisel point inconcentricity (mm)Hole registration accuracy (mm)Botto

19、m-BackTop-FrontMAXAVE+3sMAXAVE+3sChisel point inconcentricityImpact on Registration Accuracy: HeavyDRILL: UC 0.3 x 5 mmPWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2sEB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mmN: 80 krpm (V: 75.4m/min)F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hitsImagination of Chisel point inconcentricity01020

20、3040506070809010011012001020304050Imagination of OverlapMAXAVE+3sMAXAVE+3sBottom-BackTop-FrontImpact on Registration Accuracy: MediumOverlapDRILL: UC 0.3 x 5 mmPWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2sEB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mmN: 80 krpm (V: 75.4m/min)F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hitsOverlap

21、 (mm)Hole registration accuracy (mm)010203040506070809010011012001020304050Bottom-BackTop-FrontMAXAVE+3sMAXAVE+3sGapDRILL: UC 0.3 x 5 mmPWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2sEB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mmN: 80 krpm (V: 75.4m/min)F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hitsGap (mm)Hole registration accur

22、acy (mm)Imagination of GapImpact on Registration Accuracy: Medium010203040506070809010011012001020304050Bottom-BackTop-FrontMAXAVE+3sMAXAVE+3sImpact on Registration Accuracy: LightPrimary flairDRILL: UC 0.3 x 5 mmPWB: FR-4 4Layers t1.6 x 2sEB: Al t0.15 B/B：Bakelite t1.5 mmN: 80 krpm (V: 75.4m/min)F: 2.0 m/min (f: 25 mm/rev) Hit count: 3000 hitsPrimary flair (mm)Hole registration accuracy (mm)Imagination of Primary flair010203040506070809010011012001020304050Bottom-BackTop-FrontMAXAVE+3sMAXAVE+3sImpact on Registration Accuracy: Lig