Chiều cao chồng vật liệu khi khoan PCB: Sự đánh đổi giữa năng suất, bavia và chất lượng lỗ

Tại sao chiều cao xếp chồng cao hơn có thể tăng năng suất

Logic sản xuất rất đơn giản. Nếu cùng một chương trình khoan xử lý nhiều tấm đạt yêu cầu hơn trong mỗi chu kỳ máy, sản lượng trên mỗi thao tác khoan có thể tăng lên. Điều này có thể giảm thiểu việc lặp lại các thao tác tải, định vị và các chuyển động không cắt cho mỗi tấm hoàn thiện.

Nhưng số lượng tấm không phải là năng suất.

Một chồng bốn tấm tạo ra quá nhiều gờ, mòn mũi khoan sớm, thành thô ráp hoặc các vấn đề về căn chỉnh có thể tạo ra nhiều khâu kiểm tra, phân loại, làm lại và phế phẩm hơn so với một chồng ba tấm hoạt động ổn định.Do đó, chỉ số sản xuất hữu ích là số tấm đạt yêu cầu trên mỗi đơn vị thời gian sản xuất, chứ không chỉ đơn giản là số tấm được xếp chồng lên nhau.

Một ví dụ minh họa sẽ làm rõ điều này hơn. Giả sử một chồng hai tấm tạo ra 100 chồng đạt yêu cầu trong một ca làm việc: điều đó tương ứng với 200 tấm đạt yêu cầu. Nếu cách sắp xếp ba tấm làm giảm số chu kỳ và tạo ra 80 chồng đạt yêu cầu, sản lượng sẽ trở thành 240 tấm đạt yêu cầu. Nhưng nếu tổn thất chất lượng làm giảm kết quả đạt yêu cầu xuống chỉ còn 65 chồng, thì cùng một cách sắp xếp ba tấm thông thường sẽ cho ra 195 tấm đạt yêu cầu. Cách sắp xếp chồng cao hơn không còn mang lại lợi thế sản xuất nữa.

Những con số này chỉ là ví dụ, không phải dữ liệu hiệu suất máy CHIKIN. Mục đích là để chỉ ra lý do tại sao chiều cao chồng phôi phải được đánh giá bằng cách sử dụng sản lượng thực tế được chấp nhận.

Chiều cao chồng phôi so với chất lượng lỗ: Tại sao nhiều tấm hơn lại làm thay đổi quá trình cắt

Mối quan hệ giữa chiều cao chồng phôi so với chất lượng lỗ trở nên quan trọng hơn khi đường kính mũi khoan giảm, tổng độ xuyên thấu tăng hoặc cấu trúc nhiều lớp trở nên khó khoan một cách nhất quán.

Khi mũi khoan đi vào tấm trên, phôi có thể di chuyển về phía miệng rãnh cắt trong một khoảng cách tương đối ngắn. Khi độ xuyên thấu sâu hơn, phôi được tạo ra gần phần dưới của chồng phôi phải di chuyển xa hơn trước khi rời khỏi khu vực cắt.Nếu khoảng cách rãnh khương tuyến, khả năng trích xuất, hình dạng mũi khoan hoặc điều kiện xử lý không phù hợp với tải trọng bổ sung này, phoi có thể tích tụ thay vì được thoát ra sạch sẽ.

Đồng thời, mũi khoan phải chịu lực cắt ngang thông qua một đường đi dài hơn. Một mũi khoan nhỏ không hoạt động như một chốt cứng vô hạn. Độ lệch tâm, hình dạng dụng cụ, cấu trúc bảng mạch, điều kiện vào và sự mài mòn tích lũy đều có thể ảnh hưởng đến đường đi của nó qua một chồng phôi sâu hơn.

Hậu quả là một thay đổi về chiều cao chồng phôi có thể ảnh hưởng đến nhiều đặc tính chất lượng cùng một lúc.

Do đó, chồng mũi khoan đúng không phải là chồng có số lượng tấm ván lớn nhất. Đó là chồng mũi khoan cao nhất có thể đáp ứng lặp đi lặp lại thông số kỹ thuật khoan yêu cầu trong phạm vi tuổi thọ dụng cụ và quy trình hợp lý về mặt kinh tế.

Đường kính mũi khoan là một trong những giới hạn đầu tiên cần xem xét

Mũi khoan đường kính nhỏ thường nhạy cảm hơn với độ lệch, mài mòn, độ lệch tâm và điều kiện tải phoi so với các dụng cụ lớn hơn. Điều này có nghĩa là cách bố trí xếp chồng mũi khoan hoạt động tốt đối với các lỗ cơ khí lớn hơn có thể không phù hợp với các lỗ xuyên nhỏ nhất trên cùng một sản phẩm.

Do đó, nhà máy nên tránh việc xác định một chiều cao xếp chồng chung cho mọi kích thước lỗ chỉ vì điều đó đơn giản hóa việc lập kế hoạch sản xuất.

Thay vào đó, hãy nhóm các chương trình khoan theo các yêu cầu về dụng cụ và sản phẩm có ý nghĩa.So sánh đường kính mũi khoan, độ dày tấm, vật liệu nhiều lớp, kết cấu đồng, yêu cầu đăng ký và tuổi thọ dụng cụ đạt tiêu chuẩn. Nếu mũi khoan nhỏ nhất quyết định giới hạn xếp chồng, hãy ghi lại giới hạn đó thay vì cho phép người vận hành tăng số lượng bảng vì các dụng cụ lớn hơn có vẻ ổn định.

Máy khoan PCB 2 trục chính của CHIKIN và Máy khoan PCB 4 trục chính được công bố là máy khoan nhiều trục chính. cấu hình cho môi trường sản xuất. Tuy nhiên, năng lực thiết bị không thể thay thế việc kiểm định quy trình: chồng mạch, dụng cụ, cấu trúc bảng mạch và phương pháp nghiệm thu vẫn cần được xác thực cho công việc thực tế.

Vật liệu tạo lỗ khoan PCB: Tại sao lớp trên cùng lại quan trọng

Vật liệu tạo lỗ khoan PCB nằm trên chồng mạch PCB và cung cấp bề mặt được kiểm soát đầu tiên mà mũi khoan gặp phải.

Chức năng của nó không chỉ đơn giản là bảo vệ bảng mạch. Tùy thuộc vào vật liệu và quy trình được chọn, tấm tạo lỗ có thể giúp ổn định lỗ khoan, giảm hư hại bề mặt, hỗ trợ điều kiện tạo lỗ sạch hơn và góp phần quản lý nhiệt.Nó cũng có thể ảnh hưởng đến độ nhất quán của mũi khoan khi bắt đầu đường đi trước khi xuyên vào lớp vật liệu nhiều lớp.

Điều kiện đầu vào kém có thể khiến vấn đề chiều cao xếp chồng trông giống như vấn đề của máy móc. Nếu vật liệu đầu vào thay đổi về độ dày, độ phẳng, độ cứng hoặc tình trạng, giai đoạn khoan đầu tiên sẽ không còn nhất quán nữa.

Để khắc phục sự cố, hãy ghi lại loại và lô vật liệu đầu vào cùng với chiều cao xếp chồng và thông tin về dụng cụ. Khi tiến hành thử nghiệm, không thay đổi vật liệu đầu vào và chiều cao xếp chồng cùng lúc trừ khi mục tiêu cụ thể là để đánh giá một quy trình kết hợp mới. Nếu không, sẽ khó xác định biến số nào gây ra kết quả.

Các tấm đầu vào cũng nên được đánh giá trong suốt điều kiện làm việc hữu ích của chúng chứ không chỉ khi mới được lắp đặt. Một quy trình sản xuất chỉ có thể lặp lại nếu điều kiện thực tế được sử dụng trên dây chuyền vẫn nằm trong phạm vi đạt tiêu chuẩn.

Vật liệu hỗ trợ kiểm soát những gì xảy ra khi mũi khoan thoát ra

Vật liệu hỗ trợ—còn được gọi là vật liệu lót hoặc vật liệu đỡ—hỗ trợ phần đáy của chồng mũi khoan và tiếp nhận mũi khoan sau khi nó thoát ra khỏi PCB cuối cùng.

Điều này làm cho nó đặc biệt quan trọng đối với các gờ trên bề mặt đáy và các điều kiện xuyên thủng.Vật liệu lót phải cung cấp đủ độ chắc chắn mà không gây ra sự kết hợp không phù hợp giữa chất bẩn, mảnh vụn, độ cứng hoặc độ xuyên thấu quá mức của mũi khoan.

Mũi khoan phải xuyên đủ sâu để hoàn thành lỗ xuyên qua tấm đáy. Xuyên thấu quá mức không tự động cải thiện chất lượng. Nó làm tăng quãng đường di chuyển không cần thiết của dụng cụ và có thể tạo ra thêm mảnh vụn hoặc mài mòn. Trong khi đó, xuyên thấu không đủ có thể dẫn đến sự xuyên thủng không hoàn toàn hoặc điều kiện thoát kém.

Để đánh giá có kiểm soát, hãy ghi lại loại vật liệu lót, độ dày, độ phẳng, độ sâu xuyên thấu, tiêu chí thay thế và tình trạng của bề mặt đỡ máy. Nếu gờ ở mặt dưới tăng lên trong khi các mặt trên vẫn ổn định, cần phải kiểm tra lại cách bố trí tấm đỡ trước khi thay đổi mọi thông số khoan.

Việc thoát phôi trở nên khó khăn hơn khi lớp PCB được khoan dày hơn

Việc thoát phôi là một trong những lý do chính khiến việc đánh giá một lớp PCB được khoan dày hơn không thể chỉ dựa trên số lượng tấm.

Mỗi độ dày lớp laminate bổ sung tạo ra nhiều vật liệu được cắt hơn. Rãnh phải vận chuyển vật liệu đó ra khỏi vùng cắt trong khi dụng cụ tiếp tục quay và tiến lên. Khi việc sơ tán không còn đủ, môi trường khai thác có thể thay đổi nhanh chóng.

Các dấu hiệu cần được điều tra bao gồm vật liệu bị kẹt trong rãnh khoan, mảnh vụn bất thường xung quanh khu vực khoan, gãy dụng cụ ngày càng tăng, sự khác biệt về chất lượng giữa các tấm ván trên và dưới, thành lỗ bị hư hỏng hoặc sự gia tăng bất ổn định quy trình cụ thể theo từng chồng vật liệu.

Do đó, việc hút bụi nên được kiểm tra như một phần của thiết lập khoan hoàn chỉnh. Tình trạng chân đế, lưu lượng chân không, tiếp xúc với chồng vật liệu, rò rỉ cục bộ và thu gom mảnh vụn có thể ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ phoi.

Người mua khi so sánh thiết bị nên hỏi máy được đề xuất xử lý việc hút bụi như thế nào trong điều kiện tấm ván và chồng vật liệu dự định, thay vì coi việc thu gom bụi là một phụ kiện thứ yếu. Hướng dẫn mua máy khoan PCB của CHIKIN nêu rõ cấu trúc máy, cấu hình trục chính, hỗ trợ dụng cụ, yêu cầu về bo mạch và quy trình sản xuất là các yếu tố lựa chọn liên quan chứ không phải là các thông số kỹ thuật riêng lẻ. Tốc độ cấp liệu và tốc độ trục chính phải được đánh giá cùng với chiều cao xếp phôi. Thay đổi chiều cao xếp phôi mà không xem xét lại điều kiện cắt có thể khiến một quy trình ổn định trước đó bị lệch khỏi phạm vi cho phép. cửa sổ.

Tốc độ cấp liệu xác định tốc độ tiến của mũi khoan.Tốc độ trục chính xác định số vòng quay trong quá trình chuyển động đó. Mối quan hệ giữa chúng ảnh hưởng đến lượng vật liệu được loại bỏ trong mỗi vòng quay, trong khi chiều cao chồng phôi xác định thời gian các điều kiện cắt đó tiếp tục diễn ra xuyên suốt lớp phôi.

Đây là lý do tại sao “tăng tốc độ trục chính để có chồng phôi sâu hơn” hoặc “giảm tốc độ tiến dao để cải thiện chất lượng” không nên được coi là các quy tắc chung.

Giảm tốc độ tiến dao mà không hiểu rõ điều kiện cắt dẫn đến có thể làm tăng ma sát và nhiệt. Tăng tốc độ tiến dao quá mức có thể làm tăng tải trọng cắt và gây khó khăn cho việc thoát phôi. Việc tăng tốc độ trục chính có thể làm thay đổi hành vi nhiệt và mài mòn mà không nhất thiết phải giải quyết được vấn đề cơ bản về lớp lót, điểm vào, độ lệch tâm hoặc vấn đề lấy ra.

Cách tiếp cận đúng là sử dụng cửa sổ khởi đầu phù hợp cho vật liệu và dụng cụ, thay đổi một yếu tố được kiểm soát khi khả thi và kiểm tra các tấm ván thành phẩm.

Cấu trúc vật liệu có thể thay đổi chiều cao xếp chồng chấp nhận được

Hai tấm có cùng độ dày danh nghĩa không nhất thiết phải hoạt động giống hệt nhau khi khoan.

Kiểu kính, hệ thống nhựa, phân bố đồng, số lớp, cấp độ laminate, độ phẳng của tấm và quá trình xử lý nhiệt trước đó có thể Ảnh hưởng đến hành vi khoan. Do đó, một chồng vật liệu đủ điều kiện cho một cấu trúc nhiều lớp không nên tự động được sao chép sang một sản phẩm khác chỉ vì cả hai đều được mô tả là FR-4.

Điều này đặc biệt quan trọng khi nhà máy thay đổi nhà cung cấp ván ép, giới thiệu cấu trúc nhiều lớp mới hoặc chuyển đổi giữa các tấm cứng tiêu chuẩn và các hệ thống vật liệu đòi hỏi cao hơn.

Ghi lại cấu trúc chính xác được sử dụng trong quá trình kiểm định. Nếu chất lượng thay đổi sau khi chuyển đổi vật liệu, hãy so sánh lô vật liệu và cấu trúc trước khi cho rằng máy khoan đã mất độ chính xác.

Đối với các nhà máy sản xuất hỗn hợp, điều này thường dẫn đến một số nhóm xếp chồng đạt tiêu chuẩn thay vì một “nhóm xếp chồng tối đa” duy nhất. quy tắc.

Ảnh hưởng của chiều cao xếp chồng đến sự hình thành gờ

Gờ ở đầu vào và đầu ra nên được kiểm tra riêng biệt vì nguyên nhân và biện pháp khắc phục của chúng không nhất thiết giống nhau.

Gờ trên bề mặt có thể bị ảnh hưởng bởi điểm vào của mũi khoan, tình trạng tấm đầu vào, tình trạng lưỡi cắt và giá đỡ cục bộ. Các gờ ở mặt đáy nhấn mạnh hơn vào các điều kiện xuyên thủng, hỗ trợ mặt sau, tình trạng dụng cụ và độ xuyên thấu.

Một chồng ván cao hơn sẽ thêm một biến số khác: các tấm ván chiếm các vị trí thẳng đứng khác nhau trong cùng một thao tác khoan.

Điều đó làm cho việc dán nhãn các mẫu theo vị trí chồng ván trong quá trình kiểm định trở nên hữu ích. Thay vì kiểm tra một tấm ván ngẫu nhiên và ghi lại "gờ chấp nhận được", hãy giữ lại thông tin nhận dạng của tấm ván trên cùng, giữa và dưới cùng.

Nếu chỉ có tấm ván dưới cùng bị hư hỏng, vấn đề của quy trình sẽ khác với tình trạng xuất hiện đồng đều trên tất cả các tấm. Nếu chất lượng thay đổi dần từ trên xuống dưới, thì hiện tượng cắt hoặc thoát phôi liên quan đến chồng ván sẽ trở nên hợp lý hơn.

Chiều cao chồng ván cũng có thể ảnh hưởng đến vị trí lỗ

Chất lượng lỗ không chỉ là độ hoàn thiện bề mặt.

Đường khoan sâu hơn có thể làm cho dụng cụ có đường kính nhỏ nhạy cảm hơn với độ lệch tâm, độ võng của dụng cụ, chuyển động của chồng ván và sự hỗ trợ của tấm ván. Đối với các sản phẩm có biên độ vòng khuyên hạn chế, đội khoan cần đo vị trí lỗ cũng như độ nhám và tình trạng thành vách.

Điều này đặc biệt quan trọng khi một chồng tấm ở phía trên trông có vẻ chấp nhận được về mặt hình ảnh nhưng các tấm ở phía dưới lại cho thấy sự phân bố vị trí khác nhau.

Đo vị trí của từng chồng tấm riêng biệt. Nếu chỉ báo cáo giá trị trung bình kết hợp, một tấm ở trên ổn định có thể che giấu sự xuống cấp ở tấm phía dưới.

Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng khi so sánh các đầu khoan khác nhau. Việc kiểm định chất lượng sản xuất cần xác định xem quy trình có còn được chấp nhận trên các trục chính và vị trí tấm liên quan hay không, chứ không chỉ xác định xem một mẫu đạt yêu cầu hay không.

Không sử dụng công suất tối đa của máy làm giới hạn xếp chồng sản phẩm

Hành trình trục Z vật lý, khu vực làm việc, khả năng trục chính hoặc không gian kẹp có sẵn của máy có thể cho phép sắp xếp tấm nhất định về mặt cơ học. Điều đó không có nghĩa là nó là một chồng sản phẩm đạt tiêu chuẩn.

Chiều cao chồng khoan PCB có thể sử dụng được cuối cùng là kết quả của quy trình.

Giới hạn sản xuất hợp lệ phải đáp ứng các yêu cầu về kích thước lỗ, vị trí, gờ, chất lượng thành và các yêu cầu tiếp theo của bo mạch trong khi vẫn duy trì tuổi thọ dụng cụ và sản lượng chấp nhận được. Giới hạn này có thể thấp hơn khả năng vật lý của thiết bị.

Các nhóm mua sắm nên phân biệt điều này trong quá trình thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy. Buổi trình diễn máy móc nên sử dụng vật liệu bo mạch, kích thước lỗ, độ dày tấm và cách bố trí chồng thực tế tiêu biểu. Hướng dẫn yêu cầu báo giá và chấp nhận máy khoan PCB của CHIKIN khuyến nghị xác định rõ kỳ vọng về quy trình xử lý mẫu và tiêu chí chấp nhận trước khi phê duyệt thiết bị, thay vì chỉ dựa vào video về máy móc hoặc mô tả trong catalog.

Cách đánh giá chiều cao xếp lớp lỗ khoan PCB

Việc đánh giá chiều cao xếp lớp cần lưu giữ đủ thông tin để tái tạo cả kết quả tốt và kết quả xấu.

Một ma trận trình độ thực tế có thể trông như thế này:

Bắt đầu với một điều kiện ổn định đã biết. Chỉ tăng chiều cao chồng phôi như một thử nghiệm có kiểm soát, thay vì thay đổi dụng cụ, bộ cấp phôi, tấm đỡ, tấm lót đầu vào và chồng phôi cùng một lúc.

Sau khi một thiết lập khả thi đã vượt qua kiểm tra ban đầu, hãy lặp lại thử nghiệm với các điều kiện sử dụng dụng cụ và sản xuất tiêu biểu. Một chồng phôi chỉ hoạt động với mũi khoan hoàn toàn mới không nhất thiết là một quy trình sản xuất ổn định.

Cách so sánh máy hai, bốn và nhiều trục chính khác

Chiều cao chồng phôi và số lượng trục chính giải quyết các vấn đề sản xuất khác nhau.

Tăng chiều cao chồng phôi nhằm mục đích sản xuất nhiều tấm hơn trong mỗi thao tác khoan. Tăng số lượng trục chính cung cấp thêm khả năng khoan đồng thời. Kết hợp cả hai mà không kiểm tra chất lượng có thể tối đa hóa sản lượng danh nghĩa đồng thời làm tăng rủi ro quy trình.

Do đó, nhà sản xuất đang đối mặt với áp lực về năng lực sản xuất nên so sánh một số cách để tăng sản lượng thay vì tự động tăng độ dày chồng phôi.