高厚徑比鉆孔孔位精度提升研究

林 葉 謝二堂 幸銳敏 柴 超（深南電路股份有限公司，廣東 深圳 518117）

高厚徑比鉆孔孔位精度提升研究

林 葉 謝二堂 幸銳敏 柴 超
（深南電路股份有限公司，廣東 深圳 518117）

高厚徑比鉆孔因?yàn)殂@頭直徑小，但刃長長，鉆孔過程容易偏斜，導(dǎo)致孔位精度較差。通過實(shí)驗(yàn)比較并驗(yàn)證了預(yù)鉆，分步鉆以及分不同刃長鉆孔方式對于孔位精度的改善效果。反面預(yù)鉆可以明顯提高孔位精度，其他方式也均可以一定程度上改善孔位精度。最后給出了結(jié)合上述幾種方式的最優(yōu)鉆孔方案。

孔位精度；預(yù)鉆；分步鉆；刃長

1 緒論

近年來，印制電路板越來越趨向高密度互聯(lián)設(shè)計，線路更細(xì)密，間距更小，精度要求也更加嚴(yán)格。隨著孔孔間距，孔線間距等越做越小，對于孔位精度的要求也越來越高，常規(guī)的通孔鉆已很難滿足。因而我們急需要通過改善方案來提高孔位精度以適應(yīng)日益增長的產(chǎn)品需求。

2 初始方案設(shè)計

常規(guī)的鉆孔方式為一次鉆穿，我們先從比較常見的預(yù)鉆方式來實(shí)驗(yàn)孔位精度改善的效果，實(shí)驗(yàn)方案如下所示。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

實(shí)驗(yàn)物料信息：

實(shí)驗(yàn)板：雙面板，板厚3.0 mm。

長刃鉆頭：直徑0.15 mm，刃長4.5 mm。

預(yù)鉆鉆頭：直徑0.1 mm，刃長1.8 mm。

其他物料：鋁片，墊板。

加工方案：

（1）正面一次鉆穿；

（2）反面預(yù)鉆+正面鉆穿；

（3）反面預(yù)鉆+正面預(yù)鉆+正面鉆穿。

通過實(shí)驗(yàn)比較3種方案的孔位精度，得出預(yù)鉆方式的改善效果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3種方案孔位精度情況如圖1～圖3所示?？孜痪龋悍桨涪?> 方案② >> 方案①。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

圖1 方案①孔位精度

圖2 方案②孔位精度

圖3 方案③孔位精度

表1 各方案及規(guī)格上下限的孔位精度Cpk值

（1）方案②孔位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案①，說明反面預(yù)鉆可以明顯提高孔位精度；

（2）方案③孔位精度比方案②略有提升，說明正面預(yù)鉆對于提高孔位精度也具有一定效果。

針對高厚徑比鉆孔，常規(guī)的一次鉆穿孔位精度較差，連75 μm的規(guī)格都無法滿足要求。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，方案③最優(yōu)，可以滿足50 μm規(guī)格的孔位精度要求，所以對于孔位精度要求較高的，建議采用正反預(yù)鉆的方式。

3 方案改進(jìn)

前面我們驗(yàn)證了正反預(yù)鉆可以較大程度的提高孔位精度，在此基礎(chǔ)上，行業(yè)內(nèi)根據(jù)分步鉆和分不同刃長鉆頭加工的情況得出如下3種鉆孔方案。

方案Ⅰ：和方案③相同，先正反預(yù)鉆，最后用長刃鉆頭從正面鉆穿。

方案Ⅱ：正反預(yù)鉆均采用分步鉆的形式，兩步的深度相同，最后用長刃鉆頭從正面鉆穿。

方案Ⅲ：如圖4所示，正反預(yù)鉆均采用分不同刃長鉆頭的形式，即方案Ⅱ中的分步鉆的第一步采用短刃鉆頭加工，第二步采用中刃鉆頭加工，刃長的選取根據(jù)加工深度越短越好，最后用長刃鉆頭從正面鉆穿。

圖4

3.1 方案分析

為了便于準(zhǔn)確的統(tǒng)計3種方案精度的差異，我們采用孔位檢測機(jī)來測量孔位精度，但考慮到高厚徑比孔測量的誤差以及如圖5所示中間彎兩端正的情況，孔位檢測的結(jié)果并不能說明實(shí)際情況。而且不同實(shí)驗(yàn)板之間正反面對位情況的差異也會影響最后鉆孔的孔位精度。

圖5

針對上述的3種方案，區(qū)別是正反面預(yù)鉆的方式不同，這里我們假設(shè)最后一次鉆孔是完全按照前面正反預(yù)鉆留下的導(dǎo)引軌跡行進(jìn)的，即前面正反預(yù)鉆的孔位精度就是最后鉆孔的孔位精度，這樣我們就可以忽略掉最后一步鉆孔。而且正反面預(yù)鉆的鉆孔情況是完全一樣的，可以只看一面的預(yù)鉆孔位精度。所以，我們可以選取厚度略小于實(shí)際1/2板厚的實(shí)驗(yàn)板，按照上述3種方案中正反預(yù)鉆的方式鉆穿，并測量鉆穿面的孔位精度，即可得出這3種方案的孔位精度差異。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

實(shí)驗(yàn)物料信息：

實(shí)驗(yàn)板：雙面板，板厚2.0 mm。

短刃鉆頭：直徑0.2 mm，刃長1.8 mm。

中刃鉆頭：直徑0.2 mm，刃長3.5 mm。

其他物料：鋁片，墊板。

加工方案：

Ⅰ采用中刃鉆頭一次鉆穿；

Ⅱ采用中刃鉆頭分兩步鉆穿；

Ⅲ先用短刃鉆頭控深1.0 mm，再用中刃鉆頭鉆穿。

鉆孔后用孔位檢測機(jī)測量每種方案的孔位精度，確認(rèn)改善效果并得出最佳鉆孔方式。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3種方案孔位精度情況如圖6～圖8所示。

圖6 方案Ⅰ孔位精度

圖7 方案Ⅱ孔位精度

圖8 方案Ⅲ孔位精度

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）方案Ⅱ和方案Ⅲ孔位精度均高于方案Ⅰ，說明分步鉆和分不同刃長鉆頭的方式均可以改善孔位精度。（2）方案Ⅲ孔位精度高于方案Ⅱ，說明在孔位精度改善方面，分不同刃長鉆頭方式優(yōu)于分步鉆。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，方案Ⅲ最優(yōu)，即正反預(yù)鉆均采用分不同刃長鉆頭的形式，最后用長刃鉆頭從正面鉆穿，可以滿足30 μm規(guī)格的孔位精度要求，所以對于孔位精度要求較高的，建議采用方案Ⅲ的鉆孔方式。

4 結(jié)論

從上述兩個實(shí)驗(yàn)中可以得出，預(yù)鉆、分步鉆、分不同刃長的方式均可以提高鉆孔孔位精度。考慮到效率及成本問題，在實(shí)際的鉆孔過程中，我們可以根據(jù)需要采取合適并便捷的方式加工。但對于高厚徑比鉆孔，反面預(yù)鉆方式是基礎(chǔ)，必須要有的，其他的都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化。上述結(jié)果得出的最優(yōu)鉆孔方式為方案Ⅲ，普通的高厚徑比鉆孔我們只需采取反面預(yù)鉆即可，針對那些要求較高的，可以根據(jù)實(shí)際情況，采取正面預(yù)鉆、分步鉆、分不同刃長3種方式中的一種或幾種結(jié)合進(jìn)行加工，以達(dá)到精度需求。

林葉，研發(fā)管理部IC測試組，主要負(fù)責(zé)IC測試板項(xiàng)目開發(fā)以及重要樣品的加工制作。

Research on hole location for high aspect ratio drilling

LIN Ye XIE Er-tang XING Rui-min CHAI Chao

Because the drill bit of high aspect ratio is thin and long, the hole will be slant easily leading to the location defect. The study compares beforehand drilling, step drilling and different length drill, to testify the result of hole location. Beforehand drilling from the inverse can improve hole location well, and other modes also do their work. The study get best means according the experiment fi nally.

Hole Location; Beforehand Drilling; Step Drilling; Length of Drill

TN41

A

1009-0096（2015）07-0058-03