Cosa determina la precisione del posizionamento dei fori su PCB?
La precisione del posizionamento dei fori su PCB è la relazione finale tra il foro praticato e il punto di riferimento, il pad, il target o la coordinata a cui il foro deve corrispondere. Non deve essere considerata un sinonimo di specifica di posizionamento della macchina. Una macchina foratrice può posizionare i suoi assi in modo ripetibile, tuttavia il circuito stampato finito può comunque presentare uno spostamento del foro se il pannello si muove, il laminato cambia dimensione, la punta del trapano si flette, la registrazione è errata o il metodo di ispezione utilizza un riferimento diverso. Per una fabbrica di circuiti stampati che indaga su offset ripetuti, l'approccio pratico è quindi quello di separare la catena di errori. Innanzitutto, stabilire se la deviazione dipende dalla macchina, dal mandrino, dall'utensile, dalla posizione del pannello, dal lotto di materiale, dal metodo di registrazione o dalla configurazione di misurazione. La guida all'acquisto di macchine per la foratura di PCB tratta analogamente la precisione di posizionamento, la struttura della macchina, la configurazione del mandrino, la compatibilità con le schede e i test sui campioni come considerazioni di acquisto separate, anziché come un'unica specifica.
La precisione di posizionamento della macchina non è la stessa della precisione di foratura finale
Questa distinzione è importante quando si confrontano le affermazioni sulla precisione di foratura dei PCB. La precisione di posizionamento della macchina descrive quanto il movimento dell'asse comandato raggiunga una posizione definita nelle condizioni di prova specificate. La ripetibilità descrive con quale costanza la macchina può tornare a una posizione. La posizione finale del foro include la scheda, il dispositivo di fissaggio, l'utensile, il mandrino, il carico di foratura, la strategia di registrazione e il sistema di misurazione in questa catena di movimento.
CHIKIN pubblica valori di posizionamento e ripetibilità di ±0,005 mm per le sue macchine foratrici CK-02D e CK-04D e indica una risoluzione opzionale della scala lineare di ±0,001 mm. Questi valori pubblicati sono utili per il confronto delle apparecchiature, ma non devono essere interpretati come una garanzia che ogni foro praticato su ogni PCB rientri entro ±0,005 mm dalla sua posizione di progetto.
| Termine di accuratezza | Cosa descrive | Cosa non dovrebbe dimostrare automaticamente | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Precisione di posizionamento della macchina | Differenza tra la posizione dell'asse comandata e quella effettiva | Tolleranza del foro del PCB finito | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Precisione di lavorazione finale | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Precisione della posizione del foro | Posizione effettiva del foro rispetto al riferimento PCB definito | Prestazioni solo macchina | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Precisione della registrazione | Relazione tra le caratteristiche della scheda e le coordinate di foratura
Condizione dell'utensile o geometria del foro
Una specifica utile dell'attrezzatura separa quindi questi termini. I team di approvvigionamento dovrebbero chiedere come viene misurata ogni cifra e quindi verificare il risultato completo della foratura su schede rappresentative.
Chi ha bisogno di un controllo preciso della posizione dei fori... e quando una maggiore precisione non è necessaria?La produzione di PCB multistrato ad alta densità, le schede con dettagli fini, gli utensili e i fori di registro, le schede con margine anulare limitato e i processi in cui la foratura deve corrispondere a punti di riferimento fisici, pongono maggiore enfasi sulla registrazione foro-pattern. Anche le fabbriche di prototipi e ad alta varietà potrebbero aver bisogno di un controllo di allineamento più rigoroso perché pannelli, progetti e configurazioni cambiano frequentemente.Tuttavia, acquistare la macchina con il valore di movimento pubblicizzato più basso non è automaticamente la soluzione migliore. Se l'errore principale deriva dal movimento del materiale, da utensili non uniformi, da dati di registrazione errati o da un metodo di ispezione non controllato, il solo aggiornamento del movimento della macchina potrebbe non essere sufficiente a correggere il difetto. L'acquirente deve definire la tolleranza effettiva della scheda, il modello di difetto, il mix di prodotti, il volume e le prove di misurazione attuali prima di decidere se il requisito richiede una piattaforma di foratura CNC standard, l'allineamento CCD, la foratura mirata o modifiche al processo esistente. Struttura, movimento e stabilità termica della macchina Le cause legate alla macchina devono essere indagate quando l'offset segue una particolare macchina o asse, cambia con la temperatura della macchina, appare diverso nell'area di lavoro o aumenta dopo il deterioramento dovuto alla manutenzione. Tra i controlli importanti figurano la stabilità del piano di lavoro, le condizioni delle guide e delle viti a ricircolo di sfere, il comportamento dell'azionamento, la cronologia delle calibrazioni, le vibrazioni, il montaggio del mandrino e le condizioni del sistema di feedback. I modelli CK-02D e CK-04D di CHIKIN utilizzano una base in granito e componenti di precisione per il movimento lineare, mentre le specifiche pubblicate elencano mandrini ad alta velocità con cuscinetti ad aria e funzioni automatizzate di gestione degli utensili. Il valore pratico di queste caratteristiche dovrebbe essere dimostrato da risultati di prova stabili, piuttosto che essere dedotto solo dai nomi dei componenti.Gli acquirenti che valutano le apparecchiature di produzione possono confrontare la CK-02D Macchina foratrice per PCB a 2 mandrini e la Macchina foratrice per PCB a 4 mandrini CK-04D in base al volume di produzione, ai requisiti della scheda, alla configurazione del mandrino e alla capacità di processo verificata. Un utile esperimento diagnostico mantiene invariati il materiale del PCB, la punta, il programma, il dispositivo di fissaggio e il metodo di ispezione, confrontando posizioni o teste della macchina definite. Se la deviazione segue costantemente una testa o una regione, l'indagine a bordo macchina diventa più ragionevole. Se il movimento del materiale si verifica insieme al materiale o all'utensile, la sostituzione anticipata dei componenti meccanici può comportare costi aggiuntivi senza correggere la vera causa del problema.Come il movimento del materiale influisce sulla precisione di foratura dei PCBIl file delle coordinate può rimanere invariato anche se il pannello fisico cambia. La laminazione, la storia termica, la distribuzione del rame, la struttura della resina e del vetro, le condizioni di umidità, la manipolazione e le lavorazioni precedenti possono influenzare le dimensioni e la planarità del pannello. Nella produzione multistrato, la questione rilevante non è solo se la macchina foratrice raggiunge le coordinate programmate, ma se le caratteristiche interne ed esterne effettive si trovano ancora dove il programma le presume.Questo è uno dei motivi per cui un errore di registrazione della foratura può persistere anche quando le misurazioni ripetute della posizione della macchina appaiono stabili. Confrontare i pannelli interessati e quelli accettabili in base al lotto di materiale, alla struttura dello stack, alle dimensioni del pannello, alla storia del processo e alla posizione dell'errore sul pannello. Una traslazione uniforme può suggerire una causa diversa da rotazione, scalatura o distorsione locale non lineare. Per il controllo del processo, registrare l'identificazione del materiale e le condizioni del pannello prima di modificare la compensazione della foratura. Se una correzione sviluppata per una determinata costruzione viene copiata su un diverso laminato o distribuzione di rame senza verifica, la compensazione stessa potrebbe creare un nuovo offset. Come diagnosticare un offset dei fori su un PCB tramite il modello di erroreUn problema di offset dei fori su un PCB diventa più facile da risolvere quando vengono registrati la direzione e la distribuzione dell'errore, invece di segnalare solo che i fori non sono precisi.Confronta i centri dei fori effettivi con un riferimento definito e mappa l'errore sull'intero pannello.
La tabella identifica i percorsi di indagine, non le diagnosi automatiche. Diversi fattori possono produrre schemi simili, quindi le azioni correttive dovrebbero seguire un confronto controllato.Registrazione: riferimenti meccanici vs allineamento CCDLa registrazione determina come la scheda fisica è collegata al sistema di coordinate di foratura. Perni e dispositivi meccanici possono funzionare bene quando il sistema di riferimento è stabile e ripetibile. L'allineamento visivo diventa utile quando la macchina deve rilevare la posizione effettiva di punti fiduciali o target e compensare la traslazione o la rotazione prima della lavorazione.La macchina per PCB "1 Drill 1 Route" di CHIKIN combina funzioni dedicate di foratura e fresatura con l'allineamento fiduciale CCD. CHIKIN descrive il sistema di visione come in grado di rilevare i riferimenti effettivi della scheda e di supportare l'allineamento prima della lavorazione. Il CCD non elimina ogni fonte di errore di registrazione della punta. Se un bersaglio si è spostato rispetto a uno strato interno, se la punta si piega durante l'inserimento o se il riferimento di misurazione differisce dal riferimento di allineamento, il risultato finale può comunque essere disallineato. L'allineamento visivo dovrebbe quindi essere valutato come un controllo all'interno della catena di errore completa. Quando una macchina per la foratura di precisione dei PCB diventa rilevanteLa lavorazione dei fori di riferimento e di registro richiede una discussione di acquisto diversa dal semplice aumento del numero di mandrini di produzione. La L'utensile può spostare il foro effettivo rispetto alla coordinata programmata
Anche quando il movimento della macchina e la registrazione sono corretti, la punta del trapano opera sotto carico meccanico. Il diametro della punta, la geometria della scanalatura, la lunghezza totale esposta, le condizioni dell'utensile, l'eccentricità del mandrino, il materiale di ingresso, l'altezza della pila, l'avanzamento, la velocità del mandrino e il supporto del pannello possono influenzare il modo in cui la punta entra e attraversa la pila. Una punta lunga e sottile ha meno resistenza alla flessione laterale rispetto a una configurazione più corta e rigida. Un utensile usurato o danneggiato può anche comportarsi in modo diverso dall'utensile utilizzato durante la qualificazione iniziale del processo.Per questo motivo, la precisione di foratura dei PCB dovrebbe essere valutata durante l'intervallo di vita utile previsto dell'utensile, piuttosto che solo con una nuova punta durante una dimostrazione della macchina. L'analisi dell'utensile dovrebbe anche distinguere l'errore di posizionamento del foro dal problema della parete ruvida discusso nel contenuto più ampio sulla foratura di CHIKIN. Una scheda può avere un foro posizionato correttamente ma con una scarsa qualità della parete, oppure un foro liscio il cui centro è posizionato in modo errato. Combinando questi difetti in un unico "indicatore di qualità di foratura" Il risultato rende l'azione correttiva meno precisa. Il carico del pannello crea un ulteriore punto di riferimento tra la macchina e il pezzo in lavorazione. Se il pannello può spostarsi, incurvarsi o posizionarsi in modo diverso tra i cicli, la ripetibilità della macchina non può garantire la ripetibilità da pannello a pannello. Registrare la disposizione del dispositivo di fissaggio, le condizioni di perno o vuoto, ove applicabile, il supporto del pannello, i materiali di ingresso e di supporto, il numero di strati e la direzione di carico durante l'analisi dell'offset.
Una prova utile consiste nel confrontare il carico ripetuto dello stesso pannello controllato o pezzo di riferimento prima di confrontare lotti di materiale diversi. Questo permette di separare la ripetibilità del carico dalla variazione del materiale. Se il risultato cambia ogni volta che il pezzo viene rimosso e ricaricato, è necessario verificare la registrazione e il fissaggio prima di modificare le impostazioni del servomotore o della calibrazione. Una prova utile consiste nel confrontare il carico ripetuto dello stesso pannello controllato o pezzo di riferimento prima di confrontare lotti di materiale diversi. Questo permette di distinguere la ripetibilità del carico dalla variazione del materiale. Se il risultato cambia ogni volta che il pezzo viene rimosso e ricaricato, è necessario esaminare la registrazione e il dispositivo di fissaggio prima di modificare le impostazioni del servomotore o della calibrazione. Per l'acquisto, si prega di indicare queste condizioni di produzione reali nella richiesta di offerta. La guida alla richiesta di offerta per macchine di foratura PCB di CHIKIN raccomanda di fornire le dimensioni della scheda, lo spessore, le dimensioni dei fori, il volume di produzione e la precisione di registrazione richiesta, in modo che la selezione della macchina sia legata a un requisito di produzione effettivo. L'ispezione dei fori del PCB deve utilizzare un punto di riferimento e una misurazione definiti. MetodoIl risultato di un'ispezione dei fori su PCB è utile solo quando tutti sanno rispetto a cosa viene misurato il foro. A seconda dei requisiti di produzione, il riferimento può essere un sistema di coordinate di progetto, caratteristiche degli utensili, target di rame esterni, caratteristiche degli strati interni o un altro dato controllato. Mescolare questi sistemi di riferimento può far sì che la stessa scheda appaia accettabile in un report e non conforme in un altro. Il report di misurazione deve identificare la revisione della scheda, l'ID del campione, l'ID del foro o della caratteristica, il dato di misurazione, la deviazione X e Y, l'apparecchiatura utilizzata, la fase di elaborazione e la data di ispezione. Anche l'incertezza di misura e le condizioni dello strumento sono importanti quando la tolleranza richiesta si avvicina alla capacità del sistema di ispezione. Per l'ispezione ottica basata su pattern, CHIKIN offre anche apparecchiature di ispezione AOI all'interno del suo portafoglio di test e ispezione. Tuttavia, non bisogna dare per scontato che un sistema AOI fornisca automaticamente il metodo di misurazione delle coordinate richiesto per ogni tolleranza del foro. La tecnologia di ispezione deve essere adeguata ai requisiti di accettazione effettivi. Creare un piano di verifica controllato prima di modificare il processoUn'indagine affidabile inizia con una base di riferimento. Conservare il pannello interessato, il file di foratura corrispondente, le informazioni sull'utensile, l'identificazione della macchina e del mandrino, il lotto del materiale, la configurazione di carico e il rapporto di misurazione originale. Quindi, ove possibile, modificare un fattore definito e registrare il nuovo risultato. Dopo aver isolato la causa sospetta, verificare il processo combinato finale in condizioni di produzione rappresentative. Un piano di verifica pratico dovrebbe coprire le seguenti aree:
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