-
钻孔基础知识
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
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
六、钻孔
6.1
制程目的
单面或双面板的制作都是在下料之后直接进行非导通孔或导通孔的钻孔
,
多层板则是在完成压板之后才去钻孔。传统孔的种类除以
导通与否简单的区
分外
,
以功能的不同
尚可分
:
零件孔
,
工具孔
,
通孔
(Via),
盲孔
(Blind
hole),
埋孔
(B
uried
hole)(
后二者亦为
via
hole
的一种
).
近年电子产品
'
轻
.
薄
.
短
.
小
.
快
.'
的发
展趋势
,
使得钻孔技术一日千里
,
机钻
,
雷射
烧孔
,
感光成孔等
,
< br>不同设备技术应用
于不同层次板子
.
本章仅就机钻部分加以介绍
,
其它新技术会在
20
章中有所讨
论
.
6.2
流程
上
PIN→
钻孔
→
检查
6.3
上
PIN
作业
< br>
钻孔作业时除了钻盲孔
,
或者非常高层次板孔位精准度要求很
严
,
用单片
钻之外
,
通常都以多片钻
,
意即每个
stack
两片或以上
.
< br>至于几片一钻则视
1.
板子
要求
精度
2.
最小孔径
3.
总厚度
4.
总铜层数
.
来加以考量
.
因为多片一钻
,
所以钻
之前先以
pin
将每片板子固定住
,
此动作由上
pin
机
(pinning
maching)
执行之
.
双面板很简单
,
大半用靠边方式
,
打孔上
pin
连续动作一次
完成
.
多层板比较复杂
,
另须多层板专用上
PIN
机作业
.
6.4.
钻孔
6.4.1
钻孔机
钻孔机
的型式及配备功能种类非常多，以下
List
评估重点
A.
轴数：和产量有直接关系
B.
有效钻板尺寸
C.
钻孔机台面：选择振动小，强度平整好的材质。
D.
轴承
(Spindle)
E.
钻盘：自动更换钻头及钻头数
F.
压力脚
G.
X
、
Y
及
Z
轴传动
及尺寸：精准度，
X
、
Y
独立移动
H.
集尘系统：搭配压力脚，排屑良好，且冷却钻头功能
I.
Step
Drill
的能力
J.
断针侦测
K.
RUN
OUT
6.4.1.1
钻孔房环境设计
A.
温湿度控制
B.
干净的环境
C.
地板承受之重量
D.
绝缘接地的考量
E.
外界振动干扰
6.4.2
物料介绍
钻孔作业中会使用的物料有钻针
(Drill
Bit),
垫板
(Back-up <
/p>
board),
盖板
(E
ntry
board)
等
.
以下逐一介绍
:
图
6.1
为钻孔作业中几种物料的示意图
.
6.4.2.1
钻针
(Drill
Bit),
或称钻头
,
其品质对钻孔的良窳有直接立即的影响
,
以下将就其材料，
外型构、
及管
理
简述之。
A.
钻针材料
钻针组成材料主要有三
:
a.
硬度高耐磨性强的碳化钨
(Tungsten
Carbide
,WC)
b.
耐冲击及硬度不错的钴
(Cobalt)
c.
有机黏着剂
.
三种粉末按比例均匀混合之后
,
于精密控制
的焚炉中于高温中在模子中
烧结
(Sinter)
而成
.
其成份约有
94%
是碳化钨
,
6%
左右是钴。
耐磨性和硬
度是钻针评估的重点其合金粒子愈细能提高硬度以及适合钻小孔
.
通常其合金
粒子小于
1
micron.
B.
外型结构
钻针之外形结构可分成三部份
,
见图
6.2,
即钻尖
(drill
point)
、
退屑槽
(
或退刃槽
Flute
)
、
及握柄
(handle,shank)
。
以下用图标简介其功能
:
a.
钻尖部份
(Drill
Point)-
图
6.3
(1)
钻尖角
(Point
Angle)
(2)
第一钻尖面
(Primary
Face)
及角
(3)
第二钻尖面
(Secondary
face)
及角
(4)
横刃
(Chisel
edge)
(5)
刃筋
(Margin)
钻尖是由两个窄长的第一钻尖面
及两个呈三角形钩状的第二钻尖
面
所构成的
,
此四面会合于钻尖点
,
在中央会合处形成两条短刃称为横刃
(C
hisel
edge),
是最先碰触板材之处
,
此横刃在压力
及旋转下即先行定位而钻
入
stack
中
,
第一尖面的两外侧各有一突出之方形带片称为刃筋
(Margin),
此
刃筋一
直
随着钻体部份盘旋而上
,
为钻针与孔壁的接触部份
.
而刃筋与刃唇交
接处之
直角刃角
(Corner)
对孔壁的品质非常重要
,
钻尖部份介于第一尖
面
与第二尖面之间有长刃
,
两长刃在与两横刃在中间
部份相会而形成突出之点
是为尖点
,
此两长刃所形成的夹角称钻尖角
(Point
angle),
钻纸
质之酚醛树
脂基板时因所受阻力较少
,
其钻尖角约为
90
°
~
110
°
,
钻
FR4
的玻纤板
时则尖角需稍钝为
115
°
~
135
°
,
最常见者
为
130
°
者。
第一
尖面与长刃
之水平面所呈之夹面角约为
15°
称为第一尖面角
(Primary
Face
Angle),
而
第二尖面角则约为
30
°
,
另有横刃与刃唇所形成的夹角称为横刃角
(cheisel
Edge
Angle)
。
b.
退屑槽
(Flute)
钻针的结构是由实体与退屑的空槽二者所组成。实体之最外缘上是
刃
筋
,
使
钻
针实体部份与孔壁之间保持一小间隙以减少发热。
其盘旋退屑槽
(Flute)
侧断面上与水平所成的旋角称为螺旋角
(Helix
or
Flute
Angle),<
/p>
此螺
旋角度
小时
,
螺纹较稀少
< br>,
路程近退屑快
,
但因废屑退
出以及钻针之进入所受
阻力较
大
,
容易升温造成尖部积屑积热
,
形成树脂之软化而在孔壁上形成胶
渣
(smear)
。
此螺旋角大时钻针的进入及退屑所受之磨擦阻力较小而不易发热
,
但退料太慢。
c.
握柄
(Shank)
被
Spindle
夹具夹住的部份
,
为节省材料有用不锈钢的。
钻针整体外形有
4
种形状
< br>:
(1)
钻部与握柄一样粗细的
Straight
Shank,
(2)
钻部比主干粗的称为
Common
Shank
。
(3)
钻部大于握柄的大孔钻针