鉆孔與外型加工制程
1、Algorithm 算法
在各種計算機數值操控(CNC,Computer Numerical Control)的設備中,其軟件有限指令的集合體,稱為"算法"??捎靡詧绦泻唵蔚?a href="http://www.nxhydt.com/v/tag/1472/" target="_blank">機械動作,如鉆孔的呆板嚴謹的程或(Program)即根據某一算法所寫出的。算法需滿足五要素:(1)輸入可有可無,(2)至少一個輸出,(3)每個指令清晰明確定義,(4)執行需在有限步驟內結束,(5)每個指令需可由人僅用筆和紙執行。
2、Back Taper 反錐斜角
指鉆針自其尖部向柄部延伸之主干上,其外緣之投影稍呈現頭大尾小之外形,如此將可減少鉆針外表與孔壁的摩擦面積。此一反斜角稱為 Back Taper ,其角度約1~2°之間。
3、Back﹣up 墊板
是鉆孔時墊在電路板下,與機器臺面直接接觸的墊料,可避免鉆針傷及臺面,并有降低鉆針溫度,清除退屑溝中之廢屑,及減少銅面出現毛頭等功用。一般墊板可采酚醛樹脂板或木漿板為原料。
4、Bevelling 切斜邊
指金手指的接觸前端,為方便進出插座起見,特將其板邊兩面的直角緣線削掉,使成 30~45℃ 的斜角,這種特定的動作稱為 "切斜邊"。
5、Bits 頭
指各種金屬工具可替換之尖端,例如鉆針(頭)Drill Bits,板子外形成形用的旋切頭 Rounting Bits,或烙鐵頭 Solder Iron Bits 等。
6、Blanking 沖空斷開
利用沖模方式,將板子中央無用的部份予以沖掉。
7、Burrr 毛頭
在 PCB 中常指鉆孔或切外形時,所出現的機械加工毛頭即是。偶而也用以表達電鍍層之粗糙情形。
8、Carbide 碳化物
在 PCB 工業中,此字最常出現在鉆孔所用的鉆針(頭)上,這種耗材的主要成份為"碳化鎢Tungsten Carbide (WC),約占94%,其余6%為金屬鈷粉(當成黏結)。此碳化鎢之硬度高 7度以上,可用以切割玻璃,業界多簡稱為Carbide
9、Chamfer 倒角
在電路板的板邊金手指區,為了使其連續接點的插接方便起見,不但要在板邊前緣完成切斜邊(Bevelling)的工作外,還要將板角或方向槽(Slot)口的各直角也一并去掉,稱為"倒角"。也指鉆頭其桿部末端與柄部之間的倒角。
10、Chisel 鑿刃
是指鉆針的尖部,有四條棱線使尖部分割成金字塔狀的四個立體表面,些分割的棱線有長短兩條,其較短的立體轉折棱線,即圖中之2第稱為"Chisel",是鉆針最先刺入板材的定位點。
11、Controlled Depth Drilling定深鉆孔
指完成壓合后之多層板半成品,經Z軸設定鉆深所鉆出之盲孔,此作業法稱為"定深鉆孔"。本法非常困難,不但要小心控制Z軸垂直位移的準確度,而且還要嚴格控制半成品本身,與蓋板、墊板等厚度公差。之后的 PTH與電鍍銅更為困難,一旦孔身縱橫比超過1:1時,就很難得到可允收的鍍銅孔壁了。將來這種傳統多層板不同深度的盲孔,均將會被"多次壓合法"(Sequential Laminations)或"增層法" (Build Up Process)所取代。
12、Debris碎屑,殘材
指鉆孔后孔壁上所殘留的銅質碎屑。又Debris Pack是指板子無導線基材表面之銅屑。
13、Deburring 去毛頭
指經各種鉆、剪、鋸等加工后,在材料邊緣會產生毛頭或毛口,需再經細部的機械加工或化學加工,以除去其所產生的各種小毛病,謂之"Deburring"。在電路板制造中尤指鉆孔后對孔壁或孔口的整修而言。
14、Die 沖模,鑄模
多用于單面板之外緣成形,及板內"非導通孔"(NPTH)之沖切成形用,有公模(Male)及母模( Female 亦稱 Die Plate)之分。目前極多小面積大數量之低品級雙面板,也都采用沖模方式去做成形。此種"沖切"(Punch)的快速量產方式,可代替緩慢昂貴的旋切側銑(Routing)法,使成本得以大幅降低。但對于數量不大的板子則無法使用,因開模的費用相當昂貴之故。
15、Digitizing 數字化
在電路板工業中,是指將板面的孔位或導體位置,各以其在 X 及 Y 坐標上的數據表示之,以方便計算機作業,稱為"數字化"。
16、Drill Facet 鉆尖切削面
鉆頭尖端的切削表面,共有兩個"第一切削面"(Primary Facet),及兩個"第二切削面"(Secondary Facet),其削面間并有特定的離隙角(Relief Angle),以方便旋轉切入板材之中。
17、Drill Pointer 鉆針重磨機
當鉆頭用鈍不銳利后,需將鉆針的尖部以鉆石砂輪重新磨利(Resharping)以便再用。因此類重磨只能在尖部施工,故稱為"磨尖機 Pointer"。
18、Drilled Blank 已鉆孔的裸板
指雙面或多層板,完成鉆孔尚未進行顯像轉移的裸板。
19、Entry Material 蓋板
電路板鉆孔時,為防止鉆軸上壓力腳在板面上造成壓痕起見,在銅箔基板上需另加鋁質蓋板。此種蓋板還具有減少鉆針的搖擺偏滑,降低鉆針的發熱,及減少毛頭的產生等功用。
20、Flair 第一面外緣變形,刃角變形
在PCB業中是指鉆針之鉆尖部份,其第一面之外緣變寬至刃角(Corner)變形,是因鉆針不當的"重磨"(Re-Sharping)所造成,屬于鉆針的次要缺點。
21、Flare 扇形崩口
在機械沖孔過程中,常因模具的不良或板材的脆化,或沖孔條件不對,造成孔口板材崩松、形成不正常的扇形喇叭口,稱為Flare。
22、Flute 退屑槽,退屑溝
指鉆頭(Drill Bit或譯鉆針)或銑刀(Routing Bit),其圓柱體上已挖空的部份,可做為廢屑退出的用途,稱為退屑槽或退屑溝。
23、Foil Burr 銅箔毛邊
當銅箔基板經過切割、鉆孔或沖切(Punch)后,其機械加工的邊緣常會出現粗糙或浮起的現象,謂之Foil Burr。
24、GAP 第一面分離,長刃斷開
指鉆尖上兩個第一面分開,是重磨不良所造成,屬鉆頭的次要缺點。
25、Glass Fiber protrusion /Gouging,Groove 玻纖突出 /挖破
由于鉆頭不夠銳利或鉆孔操作不良,以致未將玻纖完全切斷卻形成撕起,或部份孔壁表面也被挖破(Gouging or Groove)出現凹陷,二者皆會造成孔銅壁的破洞(Voids)。因"玻纖突出"處是高電流區,將鍍出很厚的銅瘤,插裝時會被弄斷而出現破洞。至于挖破處也由于是低電流密度區,故銅層很薄,甚至可能鍍不上去,也可能形成孔壁破洞。
26、Haloing 白圈、白邊
是指當電路基板的板材在進行鉆孔、開槽等機械動作,一但過猛時,將造成內部樹脂之破碎或微小分層裂開的現象,稱之為 Haloing。此字 Halo 原義是指西洋"神祇"頭頂的光環而言,恰與板材上所出現的"白圈"相似,故特別引申成為電路板的術語。 另有"粉紅圈"之原文,亦有人采用 Pink Halo 之字眼。
27、Hit 擊
是指鉆孔時鉆針每一次"刺下"的動作而言。如待鉆孔的板子是三片一疊者,則每一次 Hit 將會產生三個 Hole。
28、Hole Location 孔位
指各鉆孔的中心點所座落的坐標位置。
29、Hook 切削刃緣外凸
鉆針的鉆尖部份,系由四個金字塔形的立體表面所組成,其中兩個第一面是負責切削任務,兩個第二面是負責支持第一面的。其第一面的前緣就是切削動作的刀口。正確的刀口應該很直,重磨不當時會使刀口變成外寬內窄的彎曲狀,稱為 Hook,是一種鉆針的次要缺點。恰與 Layback 相反。
30、Lay Back 刃角磨損
一般鉆頭(或稱鉆針)的鉆尖上,共有金字塔形的四個斜面,其中兩個是切削用的第一面,及兩個支持用的第二面。實地操作時是"鉆尖點"(Point)先刺到板材上,然后一方面旋轉切削,一方面排出廢料及向前推進,直到孔徑將要完成時,就要靠兩個第一面最外緣的刃角(Corner)去修整孔壁。故此二"刃角"必須要盡量保持應有的直角及銳利,其孔壁表面才會完好。當鉆頭使用過度時(如1500 擊 Hit 以上),則刃角的直角處將會被磨圓(Rounding),再加上第一面刀口外側的崩破耗損(Flank Wear),此兩種" Wear+Rounding"的總磨損就稱為 Lay﹣Back。是鉆頭品質上的重大缺點。
31、Margin 刃帶、脈筋
此術語在電路板工業中有兩種說法,其一是指鉆頭(針)的鉆尖部,其外緣對稱所突出的兩股帶狀凸條而言,是由鉆尖的第一面及第二面所共同組成的。即所附之(a)側視圖及(b)俯視圖內各箭頭所指之部位即稱為脈筋。脈筋的功用是支持第一面最外側的刃角(Corner),使在孔徑快完成時對孔壁做最后表面修整。另有Margin Relief"脈筋旁挖空",即指(a)圖及(c)圖中部份第二面實體自刃帶面向內撤回后,所留下的"虛空"地帶,其目的在突顯"脈筋"使其浮出,而令刃角得以對孔壁進行切削修整。而由于 Margin Relief 自身的退縮,又可大幅減少與孔壁的磨擦問題。Margin 在電路板的第二種用法是在"扁平排線"(Flat Cable,即單面排線之軟板,或其它扁平膠封排線等)方面,系指其邊緣無導體的狹長板邊地帶。
32、N.C.數值控制
為Numerically Controlled或Numerical Control的縮寫,在電路板工業中多指鉆孔機,接受程序機中打孔紙帶的指揮,在臺面及鉆軸同步移動中,分別對X及Y軸進行" 數值定位 "之控制,使鉆尖能準確的刺在預計的定點上。此種管理方式稱為"數值控制"法。
33、Nail Head 釘頭
是指多層板在鉆孔后,其內層孔環在孔壁表面所呈現的厚度,比起原始銅箔來的更厚。其原因是鉆頭尖部(Tip)的刃角(Corner),在鉆過多孔失去原有的直角,而呈現被磨圓的形狀,致使對銅箔切削不夠銳利,強行推擠之下,造成孔環內緣側面出現如"釘頭"的現象,稱為"Nail Head "。通常內層銅環發生嚴重釘頭時,其孔壁樹脂部份也必定粗糙不堪。新鉆頭或正常重磨的鉆頭就不會發生嚴重的釘頭。一般規范對釘頭的允收標準是"不可超過所用銅箔厚度的50%",例如1 OZ銅箔(1.4 mil厚) 在鉆孔后若出現釘頭時,則其允收的上限不可超過 2.1 mil。
34、Numerical Control 數值控制,數控
對電子式監控裝置,施以數值或數字輸入方式,而對自動控制之電子機械設備進行操作及管理,稱為 NC法,如PTH或電鍍生產線之自動操控即是。
35、Offset 第一面大小不均
指鉆針之鉆尖處,其兩個第一面所呈現的面積不等,發生大小不均現象,是由于不良的重磨所造成,為鉆針的主要缺點。
36、Oilcanning蓋板彈動
鉆孔時蓋板(Entry Material)表面受到壓力腳動作的影響,出現配和一致性的上下彈動,如同擠動有嘴的滑油罐一般,稱為Oilcanning。
37、Overlap鉆尖點分離
正常的鉆尖是由兩個第一及兩個第二面,再加上長刃及鑿刃之棱線,所組成四面共點金字塔形的立體,該項點則稱為鉆尖點(Drill Point)。當重磨不良時,可能會出現兩個鉆尖點,對刺入的定位不利,是鉆針的重大缺點。
38、Plowing犁溝
鉆孔之動作中,由于鉆頭摩擦溫度太高。使得樹脂變軟而被鉆頭括起帶起,致使孔壁上產生如犁田般的深溝,稱為Plowing。
39、Point Angle鉆尖角
是指鉆針之鉆尖上,由兩條棱線狀的長刃所構成的夾角,稱為"鉆尖角"。
40、Point鉆尖
是指鉆頭的尖部,廣義是指由兩個"第一面"(Primary facet)及兩個第二面(Second facet)所共同組成的四面錐體。狹義上則僅指由此四面所集合而成的一個尖點,也正是鉆頭快速旋轉的軸心點及首先刺入板材的先鋒。
41、Pressure Foot壓力腳
是鉆孔機各轉軸(Spindles)下端一種筒狀的組件,當主軸降下鉆頭(針)欲在疊層板面上開始鉆孔前的瞬間,鉆針外圍得壓力腳會先踩在蓋板面上,使待鉆板疊變得更為穩定,并限制鉆出屑塵飛散,而讓真空吸塵效果更好。
42、Punch沖切
將欲加工的板材,放置在陰陽模具之間,然后利用機械轉動的瞬間沖擊切剪力量,完成其"產品個體"的成形,謂之沖切。一般電路板加工中常使用陽模沖向陰模而將板材沖斷,一般單面板之外形及各種穿孔,即可用沖切方式施工。
43、Rake Angle摳角,耙角
是指當切削工具欲待除去的廢屑,自工作物表面摳起或耙起時,其工具之刃面與鉛直的法線間所形成的交角謂之Rake Angle。電路板切外形(Rounting)所用銑刀上,各刃口在快速旋轉的連續切削動作中,即不斷快速出現如圖內所示之"耙角"。
44、Relief Angle浮角
指切外形"銑刀"(Router Bit)上之各銑牙在耙起板材之廢屑時,其銑牙刃面與底材面所形成的夾角謂之"Relief Angle",見前Rake Angle中之附圖。
45、Resin Smear膠糊渣,膠渣
以環氧樹脂為底材的FR-4基板,在進行鉆孔時由于鉆頭高速摩擦而產生強熱,當其高溫遠超過環氧樹脂的玻璃態轉化溫度(Tg)時,則樹脂會被軟化甚至熔化,將隨著鉆頭的旋轉而涂布在孔壁上,稱為 Resin Smear。若所鉆孔處恰有內層板之銅環時,則此膠糊也勢必會涂布在其銅環的側緣上,以致阻礙了后續 PTH 銅孔壁與內層銅環之間的電性導通互連。因而多層板在進行 PTH制程之前,必須先妥善做好"除膠渣"(Smear Removal)的工作,才會有良好的品質及可靠度。
46、Ring套環
欲控制鉆頭(針)刺入板材組合 (含蓋板、待鉆板與墊板)之深度時,必須在針柄夾入轉軸(Spindle)之前,先在柄部裝設一種套緊的塑料環具,以固定及統一其夾頭所夾定的高度,此種套定工具稱為Ring。
47、Roller Cutter輥切機(業界俗稱鋸板機)
是對基板修邊或裁斷所用的一種機器,其切開板材的斷口,遠比剪床更為完美整齊,可減少后續流程的刮傷及粉塵的污染。 [注:輥讀做滾]
48、Routing切外型
指已完工的電路板,將其制程板面(Panel)的外框或周圍切掉,或進行板內局部挖空等機械作業,稱為"Routing"。其操作方式主要是以高速的旋轉"側銑"法,不斷將邊界上板材"削掉"或"掏空"的機械動作。經常出現的做法有 Pin Stylus NC,及水刀等方式,有時也稱為"旋切法"(Rotation Cutting),其機器則統稱為切外型機或"切型機"(Router)。
49、Runout偏轉,累積距差
此詞在PCB工業中有兩種意義,其一是指高速旋轉中的鉆尖點;從其應該呈現的單點狀軌跡,變成圓周狀的鐃行軌跡。也就是在鉆針自轉中,出現了不該有的"繞轉"或"偏轉",稱為Runout。另在制前工程中,對小面積出貨板,需在制程中以多排版方式先做出"逐段重復" (Step and Repeat)的底片,再繼續進行大面積生產板面的流程。這種"重復排版"對各小板面的板面線路圖案的間距上所累積的誤差,亦稱為Runout。
50、Selvage布邊
指裁切之斷口是出現在經向(Warp)上,亦即其布邊之斷紗皆為經紗之謂也。
51、Scoring,V型刻槽;折斷邊
數片小型板以藕斷絲連式的薄材互接在一起,成為面積較大的集合板,可方便下游焊接作業及提高其效率。于完成組裝后,再自原來薄材之 V型刻槽界分處予以折斷分開。種從兩面故意削薄以便于折斷之刻痕稱為Score或 V-Cut。此項機械工作要恰到好處并不容易,必須保持上下刀口之適當間距與精確對準,使中心余厚既可支持組裝作業還要方便折斷。其加工成效經常成為下游客戶挑剔之處,主要關鍵在加工機器的精密與性能.
52、Shank鉆針柄部
鉆針(鉆頭)之柄部系供鉆軸之夾頭的夾定,作為整體鉆針進行固定夾牢之用,由于鉆頭材料之碳化鎢(Tangsten Carbide)硬度很高,緊夾時可能會損及金屬夾頭的牙口,故若改用一種不銹鋼材做為鉆柄,則不但硬度降低且成本亦可得以節省。市場上此種鉆柄之商品已使用有年,其不銹鋼與碳化鎢兩部份之套合是一項很專業的技術。
53、Shoulder Angle肩斜角
指鉆頭的柄部與有溝紋的鉆部之間,有一段呈斜肩式外形的過渡區域,其所呈現的斜角稱為 Shoulder Angle。
54、Smear膠糊渣,膠渣
當電路板在進行鉆孔制程時,其鉆頭與板材在快速切削摩擦中,會產生高溫高熱,而將板材中的樹脂(如環氧樹脂)予以軟化甚至液化,以致隨著鉆頭旋轉而涂滿了孔壁,冷卻后即成為一層膠渣。若所鉆者為多層板時,其內層板之銅孔環的側面,在后續 PTH 制程中必須與孔銅壁完全密接,以達到良好互連之目的。因而在進行PTH之前務必應將裸孔壁上的膠渣予以清除,稱為"除膠渣"Smear Removal或Desmear。
55、Spindle鉆軸,主軸
在電路板工業是指鉆床上的主軸,可夾緊鉆針進行高速旋轉(60~120K RPM),而在數層板材中進行鉆孔的工作。
56、Splay斜鉆孔
指所鉆出的孔體與板面未能保持垂直的關系,這種斜孔的形成可能是由于鉆針之鉆尖面不均勻,或過度的偏轉(Run Out),以致當與板面接觸的剎那,因阻力不均而發生偏斜刺進板材的情形。
57、Surface Speed鉆針表面 (切線)速度
指鉆針一面旋轉一面刺入時其外緣之切線速度。一般是以"每分鐘所行走的呎數"為單位 (Surface Feet Per Minute;SFM)是一種線性速度。業界常說的"Feed and Speed"其后者即為本詞(注:Feed是指進刀率inch/min)。
58、Template模板
早期完工的電路板欲切外形(Routing)時,其切形側面銑刀之路徑,需順沿一片專用模板的"外圍"行走,故應先制作一片電木(Bakelite)的模板,才能進行手動切外形之工作。如今業界皆已采CNC方式之自動化切型機加工,多半不會再用的模板了。
59、Tungsten Carbide碳化鎢
碳化鎢之分子式為WC,是所有結構性物質中,在強度上之最高者,為電路板切削玻纖布之鉆頭和銑刀的主要原料。此物之熔點高達 2,780℃,固體硬度更在"自然硬度"的Mohs度 9度以上。鉆頭桿料是以 94%的碳化鎢細粉做為主體,另外加入 6% 的鈷粉做為黏結劑與抗折物料,再加入少許的"碳化鉭"做為黏結劑,并以石臘為混料的載體,送入高溫爐在 1600℃ 的強熱中,于 3000 大氣壓(Atm)或 44100 PSI強大壓力下,將所有氣泡及有機物擠出,而成為桿狀的堅硬實體,系各種超硬切削工具的原材。此種特殊處理稱為 Hot Isostate Pressing,或簡稱 Hipping。目前全世界能制造桿材的廠商甚少,只有美、日等數家而已。
60、Vapor Blasting蒸氣噴砂
早期多層板鉆孔后,曾采用高壓水蒸氣另加細砂進行噴打,以除去孔壁上的膠糊渣,稱為"蒸氣噴砂"法。但此法問題很多,故已改采化學溶蝕法,成功后即取而代之。蒸氣噴砂法已成為歷史名詞了。
61、V-Cut,V型切槽
某些完工的小型電路板,常將多片小板以極薄的板材相連成為暫時性的大板面,以方便下游的自動化組裝與焊接。此種聯合式的大板上,其各小板間接壤處之正反兩面,需以上下對準的 V 型刮刀,預先刮削出 V 型溝槽,以方便事后的折斷分開,稱為"V-Cut"。此種上下精密對準及深度控制都不容易,須小心選機及維護。
62、Web蹼部
是指鉆頭在"鉆部"中心較薄,且稍呈盤旋之"軀軸部份",用以支撐鉆尖外側的兩把"厚斧",于高速旋轉中得以發揮刺入及切削的功能。正如鴨掌腳趾之間相連的蹼膜一般,故稱為Web。當鉆頭進行鉆孔時,鉆尖蹼部是最先刺入板材的尖兵。愈往桿體尾端的蹼部,其厚度愈厚,目的在支持及增強旋轉的動量,以避免被扭斷,這種蹼部尖薄尾厚所形成的錐形角度,稱為" Web Taper"。
63、Whirl Brush旋渦式磨刷法
這是一種鉆孔后對孔口銅屑毛刺等,以平貼旋轉式刷除的方法,與現行上下兩輪直立旋轉之局部壓迫刷方式相比時,這種平貼旋刷法會將毛刺刷掉,不會對孔口銅環之緣口處產生強力壓迫,避免使其陷向孔中而殘存應力。如此也許可使孔壁在受到熱應力時,減少發生孔口轉角被拉斷的危險。不過這全面平貼旋刷法卻不易自動化,故從未在國內流行過。TIR Total Indicated Runout ; 所顯示之總偏轉是當鉆針在鉆孔時,因鉆孔機的轉軸或夾頭的偏心,或鉆頭同心圓度的不良,而導致的"總偏轉"謂之TIR。一般以 0.4mil為上限。
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