Высота пакета сверления печатных плат: компромисс между производительностью, заусенцами и качеством отверстий

Что такое высота сверления печатной платы?

Высота сверления печатной платы — это суммарная толщина панелей печатной платы, просверленных вместе за один цикл обработки. Следует отличать его от полного сверлильного сэндвича, который может также включать материал для сверления печатных плат над панелями и подложечный материал под ними.

Для руководителя производства увеличение количества панелей в стеке для сверления печатных плат выглядит привлекательным, поскольку одно запрограммированное движение сверления может создать отверстия в нескольких панелях вместо одной. Однако сверлу приходится проходить большее расстояние через материал, стружкам приходится преодолевать больший путь, режущая кромка дольше остается в контакте, а нижние платы находятся дальше от точки первого входа сверла.

Вот почему высоту стека не следует выбирать, исходя только из производительности.

Это технологическая переменная, которую необходимо уточнить вместе с диаметром сверла, геометрией канавок, толщиной панели, конструкцией ламината, настройками шпинделя и подачи, материалами входного и опорного отверстий, извлечением и требуемыми критериями приемки качества отверстия.

Поэтому покупателям, оценивающим новую сверлильную платформу, следует включать в запрос на коммерческое предложение фактическую толщину панели, типичное расположение пакетов, размеры отверстий и объем производства, а не запрашивать только максимальную скорость станка. Запрос на коммерческое предложение на сверлильные станки для печатных плат от CHIKIN: Запрос на коммерческое предложение на сверлильные станки для печатных плат Руководство по заводской приемке предоставляет полезную основу для передачи производственных требований до выбора оборудования.

Почему большая высота пакета может увеличить производительность

Логика производства проста. Если одна и та же программа сверления обрабатывает больше приемлемых панелей за каждый цикл работы станка, производительность на одну операцию сверления может увеличиться. Это может уменьшить количество повторных загрузок, позиционирований и движений, не связанных с резкой, на каждую готовую панель.

Но количество панелей само по себе не является показателем производительности.

Стопка из четырех панелей, которая производит чрезмерное количество заусенцев, преждевременный износ сверл, шероховатые стенки или проблемы с совмещением, может привести к большему количеству проверок, сортировки, доработок и брака, чем стопка из трех панелей, работающая стабильно.

Полезным показателем производительности является, следовательно, количество принятых панелей на единицу производственного времени, а не просто количество панелей, загруженных в стопку.

Примерное сравнение делает это более понятным. Предположим, что двухпанельная стопка производит 100 принятых стопок за смену: это составляет 200 принятых панелей. Если трехпанельная конфигурация уменьшает количество циклов и производит 80 принятых стопок, объем производства составит 240 принятых панелей. Но если потери качества уменьшают количество принятых результатов до 65 стопок, та же номинальная трехпанельная конфигурация дает 195 принятых панелей. Более высокая стопка больше не обеспечивает производственного преимущества.

Эти цифры являются лишь примерами, а не данными о производительности машин CHIKIN.

Цель состоит в том, чтобы показать, почему высоту стопки необходимо оценивать, используя фактически принятые результаты.

Высота стопки против качества отверстий: почему увеличение количества панелей меняет процесс резки

Взаимосвязь между высотой стопки и качеством отверстий становится более критичной по мере уменьшения диаметра сверла, увеличения общего глубины проникновения или усложнения сверления ламинированных конструкций.

Когда сверло входит в верхнюю панель, стружка может перемещаться к отверстию канавки на относительно небольшое расстояние. По мере увеличения глубины проникновения стружка, образующаяся вблизи нижней части стопки, должна пройти большее расстояние, прежде чем покинуть зону резки.Если пространство между канавками, извлечение стружки, геометрия сверла или условия процесса не подходят для этой дополнительной нагрузки, стружка может накапливаться, а не чисто удаляться.

В то же время сверло подвергается боковым силам резания на более длинном пути. Маленькое сверло не ведет себя как бесконечно жесткий штифт. Биение, геометрия инструмента, конструкция заготовки, условия входа и накопленный износ — все это может влиять на его траекторию через более глубокий слой стружки.

В результате изменение высоты слоя стружки может одновременно повлиять на несколько характеристик качества.

Диаметр сверла — один из первых пределов, который следует пересмотреть

Сверла малого диаметра, как правило, более чувствительны к деформации, износу, биению и образованию стружки, чем инструменты большего диаметра. Это означает, что расположение элементов в стопке, приемлемое для больших механических отверстий, может быть непригодно для самых маленьких сквозных отверстий на том же изделии.

Поэтому заводу следует избегать определения одной универсальной высоты стопки для каждого размера отверстия просто потому, что это упрощает планирование производства.

Вместо этого группируйте программы сверления по значимым требованиям к инструменту и изделию.

Сравните диаметр сверла, толщину панели, тип ламината, конструкцию из меди, требуемую точность позиционирования и допустимый срок службы инструмента. Если предельный размер пакета определяется самым маленьким сверлом, задокументируйте этот предел, а не позволяйте операторам увеличивать количество панелей, потому что более крупные инструменты кажутся более стабильными.

CHIKIN’s 2-шпиндельный станок для сверления печатных плат и 4-шпиндельный Сверлильные станки для печатных плат описываются как многошпиндельные конфигурации для производственных условий. Однако производительность оборудования не заменяет квалификацию процесса: структура платы, инструмент, конструкция платы и метод приемки все еще должны быть проверены для выполнения реальной работы.

Материал для сверления печатных плат: почему важен верхний слой

Материал для сверления печатных плат располагается над стопкой печатных плат и обеспечивает первую контролируемую поверхность, с которой сталкивается сверло.

Его функция заключается не только в защите платы. В зависимости от выбранного материала и процесса, входной лист может помочь стабилизировать входное отверстие бура, уменьшить повреждение поверхности, обеспечить более чистые условия входа и способствовать управлению тепловым режимом.Это также может влиять на то, насколько стабильно сверло начинает свой путь перед входом в ламинат.

Плохие условия входа могут создать впечатление, что проблема с высотой стопки связана с работой оборудования. Если материал входа различается по толщине, плоскостности, твердости или состоянию, первый этап сверления перестает быть стабильным.

Для устранения неполадок запишите тип материала входа и партию вместе с информацией о высоте стопки и инструменте. При проведении эксперимента не меняйте материал входа и высоту стопки одновременно, если только целью не является специальная квалификация нового комбинированного процесса. В противном случае становится трудно определить, какая переменная вызвала результат.

Листы, входящие в состав ламината, также следует оценивать в зависимости от их рабочего состояния, а не только сразу после установки.

Производственный процесс воспроизводим только в том случае, если фактические условия, используемые на линии, остаются в пределах допустимого диапазона.

Подложка контролирует то, что происходит на выходе сверла

Подложка — также называемая подложкой или опорным материалом — поддерживает нижнюю часть сверлильного блока и принимает сверло после его выхода из конечной печатной платы.

Это делает ее особенно актуальной для образования заусенцев на нижней поверхности и условий прорыва.

Подложка должна обеспечивать достаточную поддержку, не создавая неподходящего сочетания загрязнений, мусора, твердости или чрезмерного проникновения сверла.

Сверло должно проникать достаточно глубоко, чтобы завершить отверстие в нижней панели. Чрезмерное проникновение не автоматически улучшает качество. Оно увеличивает ненужный ход инструмента и может привести к образованию дополнительного мусора или износу. Недостаточное проникновение, в свою очередь, может привести к неполному пробиванию или плохим условиям выхода.

Для контролируемой оценки задокументируйте тип подложки, толщину, плоскостность, глубину проникновения, критерии замены и состояние опорной поверхности станка.

Если заусенцы на нижней панели увеличиваются, в то время как верхние панели остаются стабильными, следует изучить расположение подложки, прежде чем изменять какие-либо параметры сверления.

Удаление стружки становится сложнее по мере увеличения глубины сверления печатной платы

Удаление стружки является одной из основных причин, по которой большую глубину сверления печатной платы нельзя оценить только по количеству панелей.

Каждая дополнительная толщина ламината создает больше материала для резки.

Канавка должна отводить материал от зоны резания, в то время как инструмент продолжает вращаться и продвигаться. Если отвод материала становится недостаточным, условия резания могут быстро меняться.

Признаки, которые должны стать поводом для расследования, включают в себя уплотненный материал в канавках сверла, необычные обломки вокруг просверленных участков, поломку инструмента, различия в качестве между верхней и нижней досками, разрушение стенок отверстий или увеличение нестабильности процесса, специфичное для конкретной стопки.

Поэтому очистку следует проверять как часть полной установки для сверления. Состояние опорной поверхности, вакуумный поток, контакт со стопкой, локальные утечки и скопление обломков могут влиять на эффективность удаления стружки.

Покупатель, сравнивающий оборудование, должен поинтересоваться, как предлагаемая машина справляется с очисткой в ​​предполагаемых условиях обработки панелей и стопок, а не рассматривать пылеудаление как второстепенную функцию.

В руководстве по выбору сверлильного станка для печатных плат CHIKIN руководство по выбору сверлильного станка для печатных плат рассматривается структура станка, конфигурация шпинделя, поддержка инструментария, требования к плате и производственный процесс как взаимосвязанные факторы выбора, а не как отдельные технические характеристики.

Скорость подачи и скорость вращения шпинделя должны оцениваться с учетом высоты пакета

Скорость подачи определяет скорость продвижения сверла.

Скорость вращения шпинделя определяет количество оборотов за время этого движения. Их взаимосвязь влияет на количество удаляемого материала за каждый оборот, а высота пакета определяет, как долго сохраняются эти условия резания в сэндвич-панели.

Вот почему «увеличение скорости вращения шпинделя для более глубокого пакета» или «уменьшение подачи для улучшения качества» не следует рассматривать как универсальные правила.

Уменьшение подачи без понимания результирующих условий резания может увеличить трение и нагрев. Слишком большое увеличение подачи может повысить нагрузку на резание и затруднить удаление стружки.

Увеличение скорости вращения шпинделя может изменить тепловые характеристики и износ, не обязательно решая при этом основную проблему, связанную с подложкой, входом, биением или извлечением.

Правильный подход заключается в использовании квалифицированного начального диапазона для материала и инструмента, изменении одного контролируемого фактора там, где это практически возможно, и проверке полученных досок.

Конструкция материала может изменить допустимую высоту стопки

Две панели с одинаковой номинальной толщиной не обязательно ведут себя одинаково при сверлении.

Тип стекла, система смол, распределение меди, количество слоев, ламинат Класс стали, плоскостность панели и предыдущая термическая обработка могут влиять на процесс сверления. Поэтому материал, пригодный для одной многослойной конструкции, не следует автоматически копировать для другого продукта только потому, что оба изделия обозначены как FR-4.

Это особенно важно, когда завод меняет поставщиков ламината, внедряет новую многослойную конструкцию или переходит от стандартных жестких плит к более требовательным системам материалов.

Запишите точную конструкцию, использованную во время квалификации. Если качество меняется после перехода на другой материал, сравните партию материала и конструкцию, прежде чем предполагать, что сверлильный станок потерял точность.

Для заводов смешанного производства это обычно приводит к нескольким квалифицированным группам штабелей, а не к одной «максимальной штабельной» правило.

Как высота стопки влияет на образование заусенцев

Заусенцы на входе и выходе следует осматривать отдельно, поскольку их причины и корректирующие действия не обязательно совпадают.

На образование заусенцев на верхней поверхности могут влиять входное отверстие сверла, состояние входного листа, состояние режущей кромки и местная поддержка.

Заусенцы на нижней поверхности больше влияют на условия пробоя, опору, состояние инструмента и глубину проникновения.

Более высокая стопка добавляет еще одну переменную: доски занимают разные вертикальные положения во время одной и той же операции сверления.

Поэтому полезно маркировать образцы по положению в стопке во время квалификации. Вместо того чтобы проверять случайную панель и записывать «заусенцы допустимы», сохраните идентификаторы верхней, средней и нижней панелей.

Если ухудшается только нижняя плата, проблема процесса отличается от ситуации, когда она одинаково проявляется на всех панелях. Если качество постепенно меняется сверху вниз, более вероятным становится поведение резки или удаления материала, связанное с укладкой.

Высота стопки также может влиять на положение отверстия

Качество отверстия зависит не только от чистоты поверхности.

Более глубокий путь сверления может сделать инструмент малого диаметра более чувствительным к биению, отклонению инструмента, перемещению стопки и поддержке панели.

Для изделий с ограниченным запасом по кольцевому зазору буровая бригада должна измерять не только состояние стенок и заусенцев, но и расположение отверстий.

Это особенно важно, когда более высокий слой визуально выглядит приемлемым, но нижние панели показывают другое распределение по положению.

Измеряйте положение слоев отдельно. Если сообщается только среднее значение, стабильная верхняя панель может скрывать ухудшение состояния нижней панели.

Тот же принцип применяется при сравнении различных буровых головок. Квалификация производства должна определять, остается ли процесс приемлемым для соответствующих шпинделей и положений панелей, а не только то, прошел ли один благоприятный образец.

Не используйте максимальную вместимость станка в качестве ограничения для производственной загрузки

Физический ход по оси Z станка, рабочая зона, возможности шпинделя или доступное пространство для зажима могут механически допускать определенное расположение панелей. Это не делает его пригодным для серийного производства.

Полезная высота пакета сверления печатной платы в конечном итоге является результатом процесса.

Допустимый производственный предел должен удовлетворять требованиям платы к размеру отверстий, их положению, заусенцам, качеству стенок и последующим процессам, сохраняя при этом приемлемый срок службы инструмента и производительность. Этот предел может быть ниже физической мощности оборудования.

Команды по закупкам должны делать это различие во время заводских приемочных испытаний. Демонстрация работы оборудования должна использовать репрезентативный материал платы, размеры отверстий, толщину панели и реалистичные варианты расположения пакетов.

В руководстве CHIKIN по запросу предложений и приемке оборудования для сверления печатных плат (PCB Drilling Machine RFQ & Acceptance Guide) рекомендуется определять требования к обработке образцов и критерии приемки до утверждения оборудования, а не полагаться только на видеоролики или описания в каталогах.

Как определить высоту сверления печатной платы

Определение высоты сверления должно сохранять достаточно информации для воспроизведения как хорошего, так и плохого результата.

Практическая квалификационная матрица может выглядеть так:

Начните с известного стабильного состояния. Увеличивайте высоту стопки только в качестве контролируемого испытания, а не меняйте одновременно инструмент, подачу, опору, входной лист и стопку.

После того, как потенциальная настройка прошла первоначальную проверку, повторите испытание при репрезентативном использовании инструмента и производственных условиях. Стопка, которая работает только с совершенно новым сверлом, не обязательно является стабильным производственным процессом.

Как сравнить двух-, четырех- и другие многошпиндельные станки

Высота стопки и количество шпинделей решают разные производственные проблемы.

Увеличение высоты стопки позволяет производить больше досок за одну операцию сверления. Увеличение количества шпинделей обеспечивает дополнительную возможность одновременного сверления. Сочетание обоих методов без проверки качества может максимизировать номинальную производительность, одновременно увеличивая риски процесса.

Поэтому производителю, испытывающему давление на производственные мощности, следует сравнивать несколько способов увеличения производительности, а не автоматически увеличивать толщину стопки.

оборудование для сверления печатных плат с двумя шпинделями и оборудование для сверления печатных плат с четырьмя шпинделями для различных производственных задач. Покупателям следует сравнивать эти конфигурации, используя фактические схемы расположения отверстий, размеры плат, состояние стопки, смены и критерии приемки, а не экстраполировать результаты, основываясь исключительно на количестве шпинделей.

Стоимость: Измерьте количество принятых панелей на инструмент и на смену

Коммерческий вопрос, стоящий за высотой стопки и качеством отверстий, заключается не в том, технически ли возможна более высокая стопка.Вопрос в том, снижает ли полученный в результате процесс стоимость приемлемого производства.

Полезное сравнение включает время сверления, расход инструмента, входной и резервный материал, вмешательство оператора, требования к микросрезу и контролю, брак, доработка, время простоя оборудования и приемлемый объем производства.

Предположим, что более высокий стопка увеличивает номинальную производительность панелей на 20%, но сокращает полезный срок службы сверла и приводит к такому количеству брака при контроле, что приемлемый объем производства увеличивается всего на 4%.

Целесообразность таких изменений зависит от добавленного инструмента, качества и эксплуатационных расходов.

Опять же, приведенный здесь процент является иллюстративным, а не данными о производстве CHIKIN.

Наиболее полезный KPI часто ближе к стоимости принятой панели, чем к "максимальному количеству плат в стеке." Этот показатель объединяет пропускную способность и качество в одном обсуждении закупок.

Когда более низкий слой — лучший процесс

Более низкий слой может быть предпочтительнее при сверлении очень маленьких отверстий, сложных многослойных конструкциях, изделиях с ограниченным запасом точности совмещения, материалах, еще не прошедших квалификацию, прототипах или заказах с большим ассортиментом, а также платах, где данные микросрезов показывают ухудшение состояния нижней панели.

Это не признак того, что оборудование работает неэффективно.

Оптимизация процесса заключается в контроле вариаций. Двухпанельная конструкция, обеспечивающая стабильное качество продукции, может быть коммерчески более выгодной, чем четырехпанельная конструкция, требующая частой сортировки и устранения неполадок.

Аналогично, не каждая фабрика должна стремиться к одному и тому же максимальному размеру конструкции. Крупный производитель может оправдать обширную работу по квалификации, поскольку небольшое улучшение цикла повторяется при больших объемах производства.

В цехе по изготовлению прототипов быстрая настройка и низкий риск могут цениться больше, чем максимальное количество панелей за цикл сверления.

Какую информацию следует предоставить при выборе сверлильного станка для печатных плат?

Если высота стопки важна для ваших производственных целей, не указывайте только фразу «мы сверлим три платы одновременно».

Укажите толщину панели, количество панелей в предполагаемой стопке, материал конструкции, наименьший и типичный размеры сверл, количество отверстий, материал входного отверстия, расположение подложки, целевую производительность, текущий срок службы инструмента и известные проблемы качества. Приведите примеры заусенцев, шероховатых стенок, неравномерного расположения отверстий или поломок, если эти проблемы уже существуют. Также укажите, должно ли ожидаемое увеличение производительности достигаться за счет высоты штабеля, количества шпинделей, автоматизации или их комбинации.

Это дает поставщику оборудования достаточно контекста для анализа процесса, а не для рекомендации машины, основываясь исключительно на заявленных показателях производительности. Покупатели, планирующие приобретение нового оборудования, могут использовать ассортимент продукции CHIKIN для сверления печатных плат в качестве отправной точки, а затем представить требования к конкретному применению для технической оценки.

Часто задаваемые вопросы о высоте сверления печатных плат

1. Что такое высота пакета сверления печатных плат?

Высота пакета сверления печатных плат обычно относится к суммарной толщине панелей печатных плат, просверленных вместе. Лист ввода и подложка должны быть задокументированы отдельно, поскольку они также влияют на общую толщину пакета сверления и условия процесса.

2. Всегда ли увеличение высоты пакета сверления печатных плат повышает производительность?

Нет. Более высокая стопка может увеличить количество обрабатываемых панелей за цикл, но реальный результат зависит от времени цикла, срока службы инструмента, заусенцев, качества стенок, точности позиционирования, потерь при контроле и количества бракованных панелей.

3.Сколько панелей печатных плат следует просверлить в одном пакете?

Универсального количества, подходящего для каждой печатной платы, не существует. Пакет должен соответствовать конструкции ламината, толщине панели, диаметру сверла, оснастке, оборудованию, настройкам процесса и требованиям к качеству.

4. Почему более высокий пакет печатных плат, в котором производится сверление, увеличивает риск образования заусенцев?

Более глубокое сверление изменяет зацепление инструмента, удаление стружки, условия прорыва и износ инструмента.

Условия поддержки и опоры нижней панели также становятся особенно важными по мере выхода сверла из стопки.

5. Что делает материал для сверления печатных плат?

Материал для сверления печатных плат обеспечивает контролируемую поверхность для сверления над стопкой панелей. В зависимости от своих характеристик и области применения, он может способствовать проникновению сверла, поддержке верхней поверхности, контролю заусенцев и обеспечению стабильности процесса.

6. Почему опорный материал важен при сверлении печатных плат?

Опорный материал поддерживает нижнюю часть платы во время пробития сверла, защищает опорную поверхность станка и влияет на условия выхода с нижней поверхности.Необходимо контролировать его технические характеристики и условия замены.

7. Следует ли использовать одинаковую высоту пакета для всех диаметров сверл?

Не обязательно. Инструменты малого диаметра могут быть более чувствительны к отклонению, биению, удалению стружки и износу, поэтому для наиболее требовательного сверла в работе может потребоваться другой подходящий пакет.

8. Может ли скорость вращения шпинделя компенсировать чрезмерно высокую высоту стопки?

Не автоматически. Скорость, подача, геометрия сверла, ламинат, извлечение, состояние инструмента и высота стопки взаимодействуют. Изменение одного параметра без проверки может создать новую проблему качества вместо исправления исходной.

9. Как следует проверять высоту стопки и качество отверстий?

Проверяйте верхнюю, среднюю и нижнюю доски отдельно, используя согласованные критерии для заусенцев, диаметра отверстия, положения отверстия, состояния стенки, размазывания, где это применимо, и других требований, специфичных для продукта.

Зафиксируйте параметры инструмента и сверления вместе с результатами проверки.

10.Что мне нужно предоставить CHIKIN для оценки сверления?

Укажите материал и толщину печатной платы, предполагаемое количество панелей, минимальный и типичный диаметры сверления, материалы входного и заднего отверстий, количество отверстий, целевой показатель производительности, информацию о сроке службы инструмента, текущие параметры сверления и примеры любых проблем с качеством.

Это позволяет сосредоточиться на обсуждении оборудования, а не на отдельных технических характеристиках машины.

Заключение

Оптимальная высота высота пакета сверления печатных плат не является самой высокой высотой пакета, которую машина может физически вместить. Это наиболее качественный набор сверл, который стабильно обеспечивает приемлемое качество отверстий при приемлемой себестоимости производства.

Полезное исследование набора сверл для печатных плат должно оценивать производительность, а также образование заусенцев, удаление стружки, состояние инструмента, положение отверстия, качество стенок, материал для сверления печатной платы и вспомогательный материал. Сравнение высоты набора сверл и качества отверстий также должно разделять верхние, средние и нижние панели, чтобы ухудшение качества не скрывалось в среднем результате.

Для производителей, увеличивающих производительность сверления печатных плат, высота стопки — лишь один из вариантов. Конфигурация шпинделя, стабильность станка, управление инструментом, извлечение, эффективность загрузки и управление процессом могут быть одинаково важны. Ознакомьтесь с оборудованием CHIKIN: сверлильные станки для печатных плат или свяжитесь с CHIKIN CNC, указав конструкцию вашей платы, расположение слоев, размеры сверл, требования к качеству и целевую производительность, чтобы оценить оборудование и подход к проверке, соответствующие вашим реальным производственным условиям.