| 近这几年,电子行业在半导体技术和设计技术的带动下,大幅度採用HDI (高密度互连线路) 设计技术,于坊间上,差不多绝大部份关于线路板的参考书或文章,都有很多讲及HDI 技术的发展以及其应用,最为人所熟悉的是使用镭射盲孔技术,如1+n+1,2+n+2 等。究竟除了镭射埋孔外,有否其他方法可造成盲孔效果呢? 可能为这个问题,很多人已经有不同的答桉,但有否想过机械钻孔式埋孔技术呢? 另一方面,因为近年市场对生产背板产品不断增加,其中背板特点除了板厚,尺寸大外,还有一些电镀孔于电镀后,使用深度控制钻孔技术,钻出半个非电镀孔,使半个孔是电镀,另一面是非电镀,这要求是在背板或高层板都经常出现的,这个工艺是不能使用镭射钻孔技术,而必须採用机械钻孔式埋孔技术,所以,本文会为大家讲述机械式盲孔技术用于不同产品下如HDI,及背板上的注意要点以及技巧。为了扩大在巿场的竞争力,我们除了全面懂得镭射盲孔技术外,亦必须学习更多不同种类技术,从而希望突破工艺限制,令我们再攀高峰。
以下是使用深度控制钻孔方法的要点以及注意事项。
古语云: 功欲善其事,必先利其器,我相信大家都曾听过以及明白这句的意思,所以我们先会由钻机开始,然后到钻咀等,希望以深入浅出概念,令大家加深认识此工艺的生产要求条件等,所以在钻机方面,如希望能够全面自动化控制钻孔深度项目,我相信最方便的是使用现今最新设计以及最先进的机器了,于这些机器上,操作员只须键入数据便可自动生产,高准确度以及删除了人和物料的误差,这些设有深度控制型号的机种,主要原理和设计都是大同小异,绝大部份都是利用电流于物料接触方式从而传送讯号至CNC 电脑,再计算出钻孔需要钻下的深度,钻机品牌方面,最为大家所熟悉的是HITACHI, SCHMOLL, EXCELLON …… 等,这些有此项功能的钻机,大多数名称为Blind hole drilling function, depth drilling function 等,如大家有机会购买钻机时,不防看看有否此功能或增加此项功能作不时之需。
当大家使用新型号鑽机製作深度控制钻孔时,有些地方大家亦不可忽视,如钻咀材料,面板及底板材料等,大家必须考虑几点,(一) 因大多深度控制钻孔都是利用电流于物料接触方式方法,但必须考虑不同钻咀牌子,钻咀物料电阻值会影响精准度,为了解这问题是否有机会出现,我曾经提问过钻咀以及钻机的生产商,他们说影响的机会很少,但亦不排除有此机会发生,因为每个钻咀生产商使用的物料含量都不相同,所以我建议生产前先作出试验,以防万一。(二) 刚才都提及过,钻孔钻机的主要原理是甚样,所以对于面板 (Entry) 以及底板 (Backup) 物料应用都必须使用绝缘物料,以免有错误讯号的出现,因而影响精准度,(三) 深度的定义究竟深度的收货标准是甚样呢? 这是可以造成一个极大的争拗,我们应该量度那个位置呢? 假如生产前未能够与客户达成共识及量度标准,这是一个很大的问题,因为量度位置可以分为钻咀尖位,钻咀斜边位置或者钻咀斜边的交界。现时各公司有本身的要求,仍未有一个统一的标准,虽然A,B 和 C 的距离只是数m,但是这个都是必须留意的地方。不同位置的要求,钻机上的设定亦有不同,某程度上,可能需要在设定下作出适当补偿,因为钻机送出讯号是从钻咀尖部计算,如客户计算位置从B 或C 中,我们必须作出补偿,从而达到客户的要求。新型号钻机于购买前已经可以预留此功能,但如果生产上所使用的是旧式钻机,现在是没有盲孔或深度控制钻孔功能,这样可以怎样办呢? 将钻机改良吧! 虽然这是极之方便,但是这答桉是否太简单和昂贵呢? 因为每当需要将钻机改良,增加功能等工程,工程费用是极之昂贵,由数以十万至百万不等,于计算后,你会发现改良费用已经接近购买一台全新型号钻机的价钱差不多了,这样说,如果公司裡没有新型号钻机或没有钻机有深度控制功能,我们岂不是不可生产机械式盲孔的产品麽? 但从这裡,你可以得到解决方法。
从旧式钻机中,有不同深度模式可供选择,由板面计算至钻下最深位置,或是由钢檯檯面计算上剩馀位置,为配合不同情况作出设定,当使用旧式钻机时,我会建议採用从板面计算钻下深度多少为设定模式,因为每层厚度于压板后都有一定变化,为求将其公差减至最低,由板面作为零位,可将其准绳度提高,但生产前必须于每个钻头上用其中一块报废板,于不同位置钻下一个相同深度,然后量度每个位置是否相差太大,和可以检查出钻头与钻头之间深度的相差,从而作出轻微调较,另外,有些机种设有 “Mapping” 功能,你可以先用此项功能于钢檯上检查每个位置的高低,从而作出适当补偿,与此同时,于其他生产条件必须一起配合,才可增加成功率,其中放弃使用铝片或面板亦是需要配合之一,因为面板物料亦有 ±0.02mm 公差,此公差数值足以影响钻下之精度,为全面减少其他因物料影响结果,如钻机钢檯上有电木板或亚加力板,以及底板 (Backup),最好方法亦是放弃採用,这样足以将物料因素减至最低,虽然以上方法并不可以百份百完全代替新型号机,但如果在适当调较下,以上的方法亦可达到一定程度效果。
根据试验及 DOE 理论计算学中,我们可以清楚看到不同的钻咀种类,压脚压力,钻头落速和转速对深度控制钻孔的精准度的影响,于钻咀与钻咀之间,我们能找出,于同样条件下的品牌 A BH 系列和品牌 B 382 KD 的精准度都能达到 100% 的效果,而用一般正常的鑽咀,其准绳度只能达到 92%,换言之BH 系列和382 KD 系列的效果相约,相比之下,选用一般鑽咀生产深度控制钻孔效果则效差。
另一方面,于最后运算中, 我们亦可找出最主要因素影响深度控制钻孔精准度的是钻头压脚压力,与其他因素比较下,其高和低设定的相差是最大的,约 18.3%,这代表于深度控制钻孔技术下,压脚压力的设定多少是直接影响其精准的关键,其实,个道理是非常简单,假如压脚压力不足,则代表未能完全固定生产板,当钻孔时,钻咀将钻下的碎屑沿沟往上排走,亦是表示钻咀有下压力,而将板子向上拉,这是压脚压力不足令精准度不理想的关键所在。 纵使将落速,转速减慢以及採用专门的钻咀,亦不会得到很好的效果。而落速和转速设定为快或慢,都有轻微的影响,较慢的落速,以及调慢钻头转速,都对准确的可靠性有一定帮助。从以上的测试中,假如我们拥有先进的钻机,排除了钻机所造出的误差,就必须特别设定钻头的压脚压力,以及适当选择钻咀种类,从而提高其深度的准确性,在这个测试中,我只是将较极端的情况表现出来,从而令大家更加明白每个条件对结果的影响。
成效:
基于在试验中已经找出最好的生产条件及要求。现在,我们已经制定了深度控制鑽孔的生产条件。根据以往需要深度控制钻孔的生产板中,数量超过2000 块,它们的成功率圴能达到 100% 的效果。 这可以证明我们已经完全地掌握深度控制鑽孔的品质和控制要点。
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