带你了解PCB线路板设计需要知道的钻孔工艺！

钻孔是PCB线路板制造中最昂贵和最耗时的过程。PCB钻孔过程必须小心实施，因为即使是很小的错误也会导致很大的损失。钻孔工艺是PCB制造过程中最关键的工艺。钻孔工艺是通孔和不同层之间连接的基础，因此钻孔技巧十分重要。

一、PCB钻孔技术：

PCB 钻孔技术主要分两种，机械钻孔和激光钻孔。

（1）机械钻孔：

机械钻头的精度较低，但易于执行。这种钻孔技术依赖于钻头，这些钻头可以钻出的最小孔径约为6密尔(mil) 相当于：( 0.1524 mm)。

机械钻孔的局限性:

当用于 FR4 等较软的材料时，机械钻可用于 800 次冲击。对于密度比较大的材料，寿命会减少到 200 计数。如果忽视这一点，则会导致出现错误的孔，从而导致电路板报废。

（2）激光钻孔：

激光钻可以钻出更小的孔。激光钻孔是一种非接触式工艺，工件和工具不会相互接触。激光束用于去除电路板材料并创建精确的孔，可以毫不费力地控制钻孔深度。激光技术用于轻松钻出受控深度的过孔，可以精确钻出最小直径为 2 mil(0.05mm)的孔。

激光钻孔限制:

电路板由铜、玻璃纤维和树脂制成，这些PCB 材料具有不同的光学特性，这使得激光束很难有效地烧穿电路板。在这种情况下激光钻孔，该过程的成本也相对较高。

二、PCB 钻孔流程：

在层压过程之后，层压板被装载到钻床上的出口材料面板上。出口材料减少了毛刺的形成。毛刺是钻轴穿透板时形成的铜的突出部分。在此面板的顶部，加载了更多堆叠并仔细对齐。最后，将一张铝箔放在整个叠层上。铝箔避免了入口毛刺，也消散了快速旋转的钻头产生的热量。一旦钻出所需数量的孔，电路板就会被送去去毛刺和去污处理。

由于钻孔的质量是一个关键方面，因此必须考虑工具的几何形状。高速钢(HSS) 和碳化钨WC) 是复合材料钻孔常用的钻头材料。在加工玻璃纤维增强聚合物(GFRP)期间，硬质合金刀具可提供更长的刀具寿命。硬质合金钻头通常用于PCB钻孔。

(1)尖角和螺旋角:

PCB 钻头的顶角为130°，螺旋角为30°至35。尖角位于钻头的顶部。它是在最突出的切削刃之间测量的。

(2) 数控机床：

钻孔机是一种预编程的计算机数控(CNC)机器。钻孔根据输入CNC系统的X Y 坐标进行。主轴以高 RPM 旋转，确保在板上准确钻孔。

电路板厂了解到，与蚀刻和电镀工艺不同，钻孔工艺没有固定的持续时间。车间的钻孔时间因要钻孔的数量而异。

三、PCB 钻孔的两个重要方面

(1)纵横比：

纵横比是在孔(通孔)内有效镀铜的能力。当直径减小和深度增加时，孔内部的镀铜是一项繁琐的工作。这需要具有高均镀能力的电镀浴，以便液体能够涌入微小的孔中。

纵横比(AR) =(孔深/钻孔直)

通孔的纵横比为 10:1，微孔的纵横比为 0.75:1。

通常对于 62 ml 的 PCB，最小钻孔尺寸可以是6 mils。

(2)钻铜间隙：

钻铜是钻孔边缘与最近的铜特征之间的平面间隙。最近的铜特征可以是铜迹线或任何其他有源铜区域。这是决定性因素，因为即使是很小的偏差也会导致电路中断。典型的铜钻值约为8 密耳。

最小间隙=圆环宽度+阻焊坝间隙

四、钻孔的分类

电镀孔 (PTH) 是承载信号的导电通孔，可在电路板的不同层之间建立互连，用于在PCB 组装过程中将组件固定到位。元器件安装孔非电镀孔 INPTH 是不导电的为 NPTH。这些孔没有公差级别，因为如果孔尺寸大小或太大，组件将无法装入。

(1)电镀通孔 (PTH)

成品孔尺寸(最小) = 0.006

圆环尺寸(最小) = 0.004

边到边间隙 (从任何其他表面元素) (最小值) = 0.009

(2)非电镀通孔 (NPTH )

成品孔尺寸(最小) =0.006

边到边间隙 (从任何其他表面元素)(最小值) = 0.005

五、钻孔产生的问题

钻具反复使用后，容易磨损和断裂。这会导致以下问题:

(1)孔位置的准确性受到影响

当钻头未能击中首选点并沿同一轴线移动时，精度就会受到影响。钻孔的偏移会导致孔环发生相切或断裂。

(2)钻孔内的粗糙度

粗糙度会导致铜镀层不均匀，这会导致气孔和枪管裂纹。由于镀铜溶液渗入孔壁，还会导致绝缘电阻降低。

(3)树脂涂抹

由于钻孔过程中产生的热量，电路板中的树脂会熔化。树脂粘在孔壁上，称为树脂涂抹.这再次导致不良的铜镀层，并导致通孔和电路的内层之间的导电故障。

(4)存在入口和出口毛刺

毛刺是铜在钻孔过程后从孔中伸出的不需要的部分，它们大多出现在印刷电路板叠层的顶面和底面。

(5)钉头

如果钉头不合适，钻孔时内层铜可能会弯曲，这些铜弯曲会导致电镀不均匀并导致导电性问题。

(6)分层

电路板层的部分分离被认为是分层，钻孔不当会导致分层。

六、补救措施

(1)除胶渣工艺

这是一种化学工艺，用于去除沉积在孔壁上的熔化树脂，该过程消除了不需要的树脂并增强了通过通孔的导电性。

(2)去毛刺

可以消除金属 (铜) 的凸起端(冠部) ，称为毛刺。孔内遗留的任何碎屑都通过去毛刺过程消除，去毛刺后重复去污过程。

(3)分层

可以通过使用激光钻孔来避免。如上所述，在激光钻孔中，工件和工具不接触，从而消除了分层。

随着产品性能的提高，PCB也在不断更新发展，线路越来越密集，需要安置的元器件越来越多，但PCB的大小不仅不会变大，反而变得越来越小，那么，这时候要想在板块上钻孔，则需要相当的技术了。

（文章：www.slpcb.com/）