Un guide complet du forage de fabrication de PCB

Comme le cœur des appareils électroniques, la qualité d'une carte de circuit imprimé (PCB) a un impact direct sur les performances et la fiabilité d'un produit. Dans le Fabrication de PCB processus, Le forage est une étape cruciale qui détermine la précision de l'installation des composants et la stabilité des connexions de circuit. Cette étape apparemment simple implique des détails techniques complexes et des défis potentiels.

Cet article servira de guide détaillé pour le forage de fabrication de PCB, Vous aider à acquérir une compréhension plus profonde de ce processus. Ces connaissances vous permettra de prendre des décisions plus éclairées pendant les phases de conception et de production, finalement améliorer la qualité globale de vos PCB.

Pourquoi le forage PCB est-il si important?

Le forage PCB sert principalement deux objectifs:

Créer des vias: Ces trous connectent des circuits sur différentes couches, qui est essentiel pour le routage des PCB multicouches. Ils peuvent être à travers les trous, vias aveugles, ou vias enterrés.
Installation de composants: Les trous percés fournissent des emplacements de montage pour les composants avec broches, comme les résistances, condensateurs, et ICS. La précision de ces trous affecte directement la façon dont les composants s'adaptent et la qualité des joints de soudure.

La précision du forage, La qualité des murs du trou, et le contrôle du diamètre du trou est tous directement liés aux performances électriques d'un PCB et à la résistance mécanique. Même une déviation mineure peut entraîner des problèmes comme les circuits ouverts, court-circuites, ou installations de composants lâches.

Quels sont les types d'exercices de fabrication de PCB?

Les types de forets dans la fabrication de PCB sont classés en fonction de leur fonction, Les couches qu'ils connectent, Et s'ils sont plaqués de cuivre. La compréhension de ces types est vitale pour les concepteurs de PCB et les fabricants, car il influence directement les performances du conseil, coût, et difficulté de fabrication.

1. À travers les trous

C'est le type de trou le plus courant, pénétrer l'épaisseur entière du PCB pour connecter toutes les couches. Ils sont en outre divisés en deux types en fonction de la question de savoir si les parois du trou sont plaquées en cuivre:

Plaqué à travers (Pth): Ces trous ont une couche de cuivre conductrice sur leurs murs. Ils sont utilisés pour connecter des circuits sur différentes couches (Par exemple, Connexion d'une trace de couche supérieure à une trace de couche inférieure) ou comme trous de montage pour les broches des composants. Le placage en cuivre fournit une connexion électrique et améliore la résistance mécanique du trou.
Sans plateau (Npth): Les murs de ces trous ne sont pas plaqués en cuivre. Ils sont généralement utilisés à des fins mécaniques, comme les vis de montage, broches d'alignement, ou pour le positionnement pendant la séparation des PCB. Ils n'ont pas de fonction conductrice.

2. Vias aveugles

Un aveugle via relie une couche extérieure à une couche intérieure mais ne passe pas à travers la carte. De l'extérieur, il apparaît comme un trou visible, Mais ça s'arrête à une couche intérieure spécifique. Les vias aveugles sont couramment utilisés dans l'interconnexion à haute densité (HDI) PCB conçoit pour économiser de l'espace et augmenter la densité de routage.

3. Vias enterrés

Un via enterré est un trou complètement caché dans le PCB, Connecter deux couches intérieures ou plus sans être visible sur les couches extérieures. Le processus de fabrication pour les vias enterrés est plus complexe que pour les vias aveugles, nécessitant un processus de forage et de laminage en plusieurs étapes. Les vias enfouis sont principalement utilisés dans les cartes multicouches ultra-élevées pour maximiser l'espace interne pour le routage, Mais ils viennent à un coût plus élevé.

Exigences du processus de forage PCB

Les exigences du processus pour le forage PCB se reflètent principalement dans les aspects suivants, qui affectent directement la fiabilité et la fabrication de la carte de circuit imprimé.

1. Précision et tolérance

Tolérance au diamètre du trou: Le diamètre du trou final doit être dans la tolérance spécifiée dans la conception. Pour les trous de plaques (Pths), La tolérance est généralement d'environ ± 0,075 mm (± 3 mil). Pour les trous non plaqués (Npths), La tolérance est plus stricte, généralement autour de ± 0,05 mm (± 2 mil).
Précision de position de trou: La position réelle du trou foré doit s'aligner étroitement avec les coordonnées dans les fichiers de conception. La déviation excessive de position de trou peut entraîner des composants incapables d'être montés, ou le pad et la bague annulaire étant mal alignés, provoquant de mauvaises connexions électriques.
Contrôle de profondeur de forage: Pour les vias aveugles et enterrés, Un contrôle précis de la profondeur de forage est crucial. Une profondeur inexacte peut empêcher la connexion à la couche intérieure cible ou des traces de dommages sur d'autres couches.

2. Qualité de la paroi du trou

Douceur: Les parois du trou doivent être lisses et exemptes de terrifiants pour s'assurer qu'une couche de cuivre uniforme et dense peut être formée pendant le processus de placage ultérieur. Les murs du trou rugue peuvent entraîner un placage inégal, affectant les performances électriques et la fiabilité.
Pas de délamination ou de frottis: Pendant le processus de forage, Le matériau de la planche peut délaminer ou laisser un frottis sur les parois du trou en raison de la chaleur ou de l'usure du foret. Ces défauts peuvent avoir un impact sur la qualité du placage et même conduire à des circuits ouverts.

3. Efficacité de forage

Tout en assurant la qualité, L'efficacité du forage est également une considération cruciale. Les fabricants améliorent l'efficacité de la production et réduisent les coûts en utilisant des méthodes comme le forage du panneau (Forrier plusieurs planches à la fois), Optimisation des chemins de forage, et en utilisant des machines à forage à grande vitesse.

Défis dans le forage des PCB

À mesure que les conceptions de PCB deviennent plus complexes, Le processus de forage fait face à plusieurs défis clés:

1. Diamètre de petit trou et forage à haute densité

Avec la miniaturisation des appareils électroniques, Les diamètres de trou PCB deviennent plus petits, Et l'espacement entre les trous devient plus dense.

Défi: Faire de petits trous nécessite l'utilisation de bits de forage plus fins, ce qui les rend plus sujets à la rupture. En plus, Le forage à haute densité génère plus de chaleur, ce qui peut entraîner une délamination matérielle.
Solution: Utilisez un contrôle numérique d'ordinateur supérieur (CNC) forage, Utiliser plus de forets en carbure cimentés à l'usure, et contrôler avec précision les paramètres de forage comme la vitesse de la broche et le taux d'alimentation.

2. Fabrication à l'aveugle et aux vias enterrés

La fabrication de vias aveugles et enterrés est un défi de base dans la technologie des PCB multicouches.

Défi: La fabrication de ces types de trous nécessite un processus étape par étape de forage et de stratification. Avant la laminage, Les couches intérieures forées doivent être plaquées. Cela exige une précision extrêmement élevée à chaque étape; Toute déviation mineure peut entraîner la mise au rebut du produit final.
Solution: Utiliser la technologie de forage laser, Surtout pour les microvias. Le forage laser offre une précision extrêmement élevée et des diamètres de trous plus petits. En plus, Un contrôle strict des processus et une inspection de la qualité doivent être appliqués à chaque étape du processus de fabrication.

3. Forage des matériaux spéciaux

Les PCB sont fabriqués à partir d'une grande variété de matériaux, comme la haute fréquence, Matériaux à grande vitesse (Comme Ptfe, polyimide, etc.) et substrats à cœur métallique.

Défi: Les propriétés physiques de ces matériaux spéciaux diffèrent considérablement de FR-4 (le stratifié en fibre de verre commun). Certains matériaux peuvent être très difficiles, conduisant à une usure de foret, tandis que d'autres sont très doux, qui peut provoquer des terrifiants ou une déformation de la paroi des trous.
Solution: Ajustez le type de foret et les paramètres de forage en fonction des caractéristiques du matériau. Des cartes de sauvegarde et d'entrée spéciales peuvent également être utilisées pour fournir un soutien et une protection.

4. Burrs et frottis de foret

Pendant le forage, Les bavures peuvent se former à mesure que le foret sort de la planche, et les murs du trou peuvent devenir contaminés par des débris.

Défi: Les bavures et les frottis de forage peuvent très affecter la qualité du placage, conduisant à des circuits courts ou à des circuits ouverts.
Solution:
- Gestion des forets: Contrôlez strictement la durée de vie des bits de forage en les remplaçant ou en les regrifiant régulièrement.
- Optimisation des paramètres de forage: Ajustez la vitesse de la broche et la fréquence d'alimentation pour minimiser la formation de terrasse.
- Nettoyage des processus: Nettoyez les trous après le forage pour éliminer tout frottis et assurer que les murs du trou sont propres.

Le forage PCB est une technologie complexe qui intègre, science du matériel, et principes chimiques. Pour répondre aux exigences des appareils électroniques modernes, Les fabricants doivent améliorer en continu la précision de l'équipement, Optimiser les paramètres du processus, et mettre en œuvre un contrôle de qualité strict tout au long du processus.

Prélage: Conception et préparation

Le forage de haute qualité commence par une conception minutieuse. Avant d'envoyer vos fichiers de conception au fabricant, Vous devez prêter une attention particulière aux aspects suivants:

Taille de foret: La taille de la perceur doit tenir compte des dimensions et des tolérances des broches du composant. Un trou trop petit empêchera l'insertion des composants, tandis que celui qui est trop grand compromettra la force de soudure. Les fabricants fournissent généralement une table de référence croisée pour la taille du foret et la taille du trou fini.
Position de trou: Assurez-vous que les coordonnées pour tous les trous sont précises. Dans le logiciel de conception, L'utilisation des fonctions de grille et de snap peut empêcher efficacement l'écart de position des trous.
Espacement des trous: L'espacement minimum entre les différents trous doit être conforme aux capacités du fabricant. L'espacement trop petit pourrait entraîner des dégâts de foret ou la création de terrifiants, qui affectent la qualité de la paroi du trou.
Drive: Excelon ou Gerber sont les formats les plus couramment utilisés pour les fichiers de forage. Assurer toutes les informations dans le fichier, comme la taille du trou, position, et type - est clair, précis, et cohérent avec vos fichiers de conception.

Technologies clés pendant le processus de forage

Le forage PCB ne consiste pas seulement à faire un trou; C'est un processus complexe impliquant plusieurs technologies et un contrôle précis des processus.

1. Sélection et gestion de foret

Matériaux de foret: Acier à grande vitesse et carbure cimenté (carbure de tungstène) sont des matériaux communs pour les forets. Les bits en carbure cimentés sont plus répandus dans la fabrication de PCB en raison de leur forte résistance à la dureté et à l'usure.
Diamètre de foret: Choisir le bon diamètre du bit de forage est crucial. Le diamètre du bit doit généralement être légèrement plus grand que la taille finale du trou pour tenir compte du placage et des traitements chimiques ultérieurs.
Dure une durée de vie: Les bits de forage ont une durée de vie limitée. Un bit usé peut devenir terne, conduisant à des murs de trou rugueux et à un forage inexact. Les fabricants contrôlent strictement l'utilisation du bit de forage en comptant le nombre de trous forés pour assurer une qualité cohérente.

2. Équipement de forage et paramètres

Machines de forage de haute précision: La fabrication de PCB moderne utilise un contrôle numérique informatique de haute précision (CNC) forage, qui offrent des vitesses de forage élevées et une précision de positionnement.
Paramètres de forage: Paramètres comme la vitesse de forage, taux d'alimentation, et la vitesse de rétraction doit être définie avec précision en fonction du matériau PCB, épaisseur, et type de foret. Des réglages inappropriés peuvent entraîner des bits de forage cassés, murs du trou rugueux, ou délaminage.
Forage de panneau: Pour améliorer l'efficacité, Les fabricants utilisent souvent le forage du panneau, où plusieurs planches de PCB sont forées à la fois. Le nombre de planches empilées doit être soigneusement contrôlée pour assurer la qualité de chaque couche.

Contrôle de la qualité post-licenciement

Une fois le forage terminé, Une inspection de qualité stricte est effectuée pour garantir que tous les trous répondent aux normes.

Inspection optique: Un microscope à haute magnification est utilisé pour vérifier les défauts comme les bavures, délaminage, ou murs de trou rugueux.
Mesure du diamètre du trou: Des outils professionnels sont utilisés pour effectuer une vérification d'échantillonnage du diamètre du trou fini, s'assurer qu'il entre dans la tolérance.
Tests de performances électriques: Des tests ouverts / courts sont effectués pour vérifier tout problème de connectivité qui pourrait avoir eu lieu après le forage.

Problèmes et solutions de forage communs

Pendant le processus de forage PCB, Certains problèmes courants peuvent survenir. Comprendre les causes et les solutions peut vous aider à communiquer plus efficacement avec les fabricants et à répondre aux risques de qualité potentiels.

Murs de trou rugueux ou brouillés: Cela peut être causé par un foret usé, Paramètres de forage inappropriés, ou des problèmes avec la qualité du matériau du conseil d'administration.
Tristesse: Les causes possibles incluent le positionnement de la machine inexacte, erreurs dans le fichier de forage, ou l'expansion et la contraction du conseil d'administration.
Démaille de paroi du trou: Cela peut résulter de paramètres de forage inappropriés ou de chauffage inégal de la carte pendant le processus de forage.
Diamètre de trou incorrect: Les causes potentielles incluent une sélection de tailles de bit de forage incorrecte, un foret usé, ou des problèmes avec les étapes de traitement ultérieures.

Conclusion

Le forage PCB est une étape critique pour assurer des cartes de circuits imprimés de haute qualité. De la planification minutieuse de la phase de conception au contrôle strict pendant la fabrication et l'inspection de la qualité finale, Aucune partie du processus ne doit être prise à la légère.

Ce guide devrait vous fournir une compréhension complète du forage PCB. Partenariat avec un Fabricant de PCB Et s'assurer que vos fichiers de conception sont clairs et précis sont les pierres angulaires de l'obtention de PCB de haute qualité.