คู่มือการเจาะ PCB

แผงวงจรพิมพ์ (พีซีบี) เป็นส่วนประกอบสําคัญสําหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ, ใช้กันอย่างแพร่หลายในผู้บริโภค, การสื่อสาร, ยาน ยนต์, และผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ในบ้าน, และแม้แต่สําหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ. เครื่องเจาะ PCB เจาะรูสําหรับบัดกรีหมุดบน PCB, หรือเพื่อเชื่อมต่อชั้นต่างๆ ของวงจรและออกแบบวงจรให้เสร็จสมบูรณ์.

แผงวงจรพิมพ์ (พีซีบีเอส) นอกจากนี้ยังมีหลายรูและได้รับฉายาว่า "สวิสชีส" รู PCB มีความสําคัญในการติดตั้งส่วนประกอบบนบอร์ดเปล่าและเชื่อมต่อตาข่ายไฟฟ้าระหว่างชั้น PCB ต่างๆ. จะเป็นการดีที่สุดถ้าคุณเจาะรูเหล่านี้อย่างมืออาชีพเพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์ได้ดี.

การเจาะ PCB คืออะไร?
การเจาะ PCB เป็นกระบวนการสร้างรูในแผงวงจรเปล่า. กระบวนการนี้ดําเนินการเพื่ออํานวยความสะดวกในการจัดวางส่วนประกอบและการเชื่อมต่อโครงข่ายของตาข่ายไฟฟ้าระหว่างชั้น PCB ต่างๆ.

การขุดเจาะเป็นขั้นตอนที่แพงที่สุดและใช้เวลานานที่สุดในการผลิต PCB. อนึ่ง, คุณต้องทําอย่างระมัดระวังเพราะแม้แต่ความผิดพลาดเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพของ PCB. เพราะฉะนั้น, นักออกแบบต้องพิจารณาความสามารถของผู้ผลิต PCB ก่อนทําการสั่งซื้อเสมอ.

กระบวนการเจาะ PCB ทําหน้าที่เป็นรากฐานสําหรับจุดแวะและการเชื่อมต่อระหว่างกันของชั้นต่างๆ. การย่อขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, เช่นทีวีและสมาร์ทโฟน, ได้ริเริ่มการเปลี่ยนจากการเจาะ PCB แบบอยู่กับที่เป็นแบบพกพา. จําเป็นต้องมีไมโครแมชชีนนิ่งคุณภาพสูงเพื่อลดขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์. กระบวนการเจาะมีบทบาทสําคัญในการย่อขนาดอุปกรณ์.

วิธีการเจาะ PCB
การขุดเจาะเป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานและดําเนินการบ่อยที่สุดในการผลิต PCB. มีหลายวิธีในการสร้างรูขนาดเล็ก, เช่นหมัดธรรมดาและดาย, การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (อีดีเอ็ม), การเจาะการสั่นสะเทือน, การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์, และอื่น ๆ.

เราใช้การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าในลามิเนตกราไฟท์-อีพ็อกซี่ เนื่องจากเส้นใยกราไฟท์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า. เนื่องจากกระบวนการนี้สร้างอุณหภูมิและกระแสน้ําสูงที่สามารถนําไปสู่การละลายของพื้นผิวคอมโพสิต, การขยายตัวทางความร้อนของเส้นใยกราไฟท์, และ debonding ระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์, อัตราการผลิตของวิธีการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าค่อนข้างช้า.

การเจาะด้วยการสั่นสะเทือนเป็นสาขาหนึ่งของการตัดด้วยการสั่นสะเทือนซึ่งโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากการเจาะทั่วไป. หลังเป็นกระบวนการตัดปกติ, ในขณะที่กระบวนการแรกคือกระบวนการตัดแบบไม่ต่อเนื่องแบบพัลซิ่งซึ่งอํานวยความสะดวกโดยออสซิลเลเตอร์คริสตัลเพียโซอิเล็กทริก. แรงขับและแรงบิดจากการสั่นสะเทือนน้อยกว่าค่ามาตรฐานโดย 20-30% ภายใต้พารามิเตอร์การขุดเจาะเดียวกัน. ในขณะที่สว่านสั่นสะเทือนป้องกันเสี้ยนและเพิ่มเสถียรภาพในการตัด, ยังมีปัญหาเพิ่มเติมที่เกิดขึ้น.

การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเจาะที่ช่วยขจัดการหลุดลอก. เทคนิคนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหารูขนาดเล็ก, แต่ก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน. แผงวงจรพิมพ์ประกอบด้วยวัสดุพื้นฐานสามชนิด – ทองแดง, ใยแก้ว, และเรซิน – ที่ประกอบด้วยวัสดุและคุณสมบัติทางแสงที่แตกต่างกัน. สิ่งนี้ทําให้ยากสําหรับลําแสงเลเซอร์ในการตัดผ่านแผงวงจรอย่างเรียบร้อยและมีประสิทธิภาพ. รูลําแสงเลเซอร์ในบอร์ดมาตรฐานบางครั้งบาง. นี่คือเหตุผลที่การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสร้างจุดแวะตาบอดขนาดเล็กและฝัง.

การเจาะเชิงกลเหมาะสําหรับการสร้างรูทะลุในเบรกเกอร์วงจรป้องกันมอเตอร์ (พีซีบีเอส) เนื่องจากความต้องการความแม่นยําที่ดีขึ้น, อุณหภูมิต่ํา, และการเสียรูป.

เครื่องเจาะอัตโนมัติทํารูใน PCB โดยการควบคุมกระบวนการทั้งหมดโดยใช้คอมพิวเตอร์. เมื่อคุณต้องการเจาะรูหลายรูที่มีขนาดและขนาดต่างกัน, เครื่อง CNC เป็นเครื่องเจาะอัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่คุณสามารถใช้เพื่อประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการผลิต.

·สําหรับรูลงทะเบียนที่ต้องการการเจาะที่แม่นยํายิ่งขึ้นที่กึ่งกลางของชั้นใน, คุณสามารถใช้สว่านเอ็กซ์เรย์. วิธีนี้ยังมีประโยชน์เมื่อผ่านรูเชื่อมต่อกับชั้นทองแดง; ดังนั้น, คุณควรเจาะรูบนชิ้นส่วนที่มีตะกั่ว.

รูต่างๆ ที่เจาะใน PCB
แผงวงจรเปลือยมีคุณสมบัติประดิษฐ์หลายประการ, เช่นคัตเอาท์, สล็อต, และรูปร่างโดยรวมของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย. คุณสมบัติเหล่านี้จํานวนมากที่สุดคือรูที่เจาะเข้าไปในกระดาน. บทบาทของหลุมเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามชั้น::

1. ผ่านรู

สามารถใช้รูขนาดเล็กชุบโลหะเพื่อส่งสัญญาณไฟฟ้าได้, พลัง, และกราวด์ผ่านชั้น PCB. รูเหล่านี้เรียกว่าจุดแวะ, และมีหลายประเภทตามความต้องการ.

ผ่านรู. A Through-hole เป็นมาตรฐานที่ขยายจากส่วนบนถึงส่วนล่างของกระดาน. จุดแวะเหล่านี้เชื่อมโยงร่องรอยหรือระนาบไปยังชั้นต่างๆ.

ฝัง. ฝังผ่านจุดเริ่มต้นและสิ้นสุดบนชั้น PCB ด้านในโดยไม่ขยายไปถึงชั้นผิว. พวกเขาใช้พื้นที่น้อยกว่าจุดแวะผ่านรู, ทําให้เหมาะสําหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูง (เอชดีไอ) บอร์ด. อย่างไรก็ตาม, จุดแวะที่ฝังไว้ก็มีค่าใช้จ่ายสูงในการสร้างเช่นกัน.

ตาบอด. จุดแวะเหล่านี้เริ่มต้นจากชั้นผิว แต่ซึมผ่านครึ่งทางของกระดานเท่านั้น. ก่อนหน้านี้, เรากล่าวว่าจุดแวะตาบอดมีราคาแพงในการสร้าง แต่สร้างพื้นที่เพียงพอสําหรับการกําหนดเส้นทาง. กระบอกที่สั้นกว่าสามารถปรับปรุงคุณภาพสัญญาณของสายสื่อสารความเร็วสูงได้.

ไมโคร. Micro vias มีรูที่เล็กกว่ารูอื่นๆ เนื่องจากทําโดยใช้เครื่องเลเซอร์. โดยทั่วไปจะมีความลึกสองชั้นเนื่องจากความท้าทายในการชุบรูขนาดเล็ก. Micro vias เหมาะสําหรับบอร์ด HDI หรืออุปกรณ์ระยะพิทช์ละเอียดที่มีจํานวนพินสูง, เช่น BGA ที่ต้องใช้ Escape Vias ที่แทรกได้.

2. รูส่วนประกอบ
แม้ว่าชิ้นส่วนยึดพื้นผิวส่วนใหญ่จะใช้ส่วนประกอบ PCB ที่ไม่ได้ใช้งานและไม่ต่อเนื่อง, ส่วนใหญ่ยังคงรวมเข้ากับแพ็คเกจผ่านรูได้ดี. ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึงตัวเชื่อมต่อ, สวิตช์, และส่วนประกอบทางกลอื่น ๆ ที่ต้องการการติดตั้งที่แข็งแรงรับประกันโดยแพ็คเกจผ่านรู. นอกจาก, แพ็คเกจเหล่านี้เหมาะสําหรับส่วนประกอบพลังงาน, เหมือนตัวต้านทานขนาดใหญ่, ตัวเก็บประจุ, ออปแอมป์, และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากความสามารถในการส่งกระแสและความร้อน.

3. รูเครื่องกล
โดยปกติ PCB จะมีวัตถุทางกล, เช่นวงเล็บ, ขั้ว ต่อ, และแฟน ๆ, แนบมาด้วย. วัตถุเหล่านี้ต้องการรูสําหรับวัตถุประสงค์ในการติดตั้ง. ในขณะที่รูเหล่านี้ไม่ค่อยชุบด้วยโลหะ, พวกเขาสามารถเป็นได้หากรายการที่ติดตั้งต้องมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับ PCB, เหมือนพื้นแชสซี.

ในบางกรณี, รูยึดใช้เพื่อนําความร้อนออกจากชั้นในที่ร้อน. นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิต PCB. รูเชิงกลบางครั้งเรียกว่า "รูเครื่องมือ," ส่วนใหญ่เมื่อใช้เพื่อจัดตําแหน่ง PCB กับเครื่องผลิตอัตโนมัติ.

ด้านที่ต้องพิจารณาในการเจาะ PCB
มีสองประเด็นหลักที่คุณควรพิจารณาในระหว่างกระบวนการเจาะ PCB.

อัตรา

อัตรา (AR) เป็นคุณสมบัติที่กําหนดความน่าเชื่อถือของ PCB.

ใน PCB ผ่านรู, AR คืออัตราส่วนระหว่างความหนาของบอร์ดและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ. สําหรับจุดแวะขนาดเล็ก, เป็นอัตราส่วนระหว่างความลึกของรูและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะ.

AR กําหนดความสามารถในการฝากทองแดงไว้ในจุดแวะอย่างรวดเร็ว. การชุบทองแดงของชิ้นส่วนด้านในของรูจะกลายเป็นเรื่องท้าทายเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง, และความลึกเพิ่มขึ้น. สิ่งนี้เรียกร้องให้อ่างชุบทองแดงที่มีความสามารถในการพ่นของเหลวเข้าไปในรูเล็ก ๆ และฝากทองแดงมากขึ้น.

เพื่อให้ได้ AR ของรูทะลุ, คุณแบ่งความหนาของบอร์ดด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของ VIA.

เนื่องจากไมโครไวแอสไม่ทะลุผ่าน PCB ทั้งหมด, คุณคํานวณ AR ของพวกเขาโดยการหารความลึกของการเจาะด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของ via.

เจาะเป็นทองแดง

ด้านการเจาะเป็นทองแดงคือการกวาดล้างที่ดินระหว่างขอบทางผ่านและวัตถุทองแดงที่อยู่ติดกัน. วัตถุอาจเป็นร่องรอยทองแดงหรือบริเวณทองแดงอื่น ๆ ที่ใช้งานอยู่. ด้านการเจาะเป็นทองแดงเป็นปัจจัยสําคัญเพราะแม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยก็สามารถทําให้เกิดการหยุดชะงักของวงจรได้.