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，上板前再检查一次。
(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、检查钻咀顶尖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精度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为钻孔最佳压脚高度。
(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最理想状态。
(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孔刃磨一次，允许刃磨2~3次；每钻1000孔可刃磨一次；对于双面板每钻3000孔，刃磨一次，然后钻2500孔；再刃磨一次钻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，严重时由专业的供应商进行修理。
(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第一个孔。
(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) 应选择最佳的加工条件，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) 保持最佳的进刀量。
(2) 根据经验与参考数据调整进刀速率与转速，达到最佳匹配。
(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最佳状态。
(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。1次