Das Bohren von Leiterplatten ist ein unverzichtbarer und komplexer Schritt im gesamten PCB-Herstellungsprozess, dient als Grundpfeiler für die Herstellung hochwertiger und zuverlässiger Leiterplatten. Durch die Erzeugung präziser Löcher und Durchkontaktierungen auf dem PCB-Substrat ermöglicht das Bohren die komplexe Verbindung elektronischer Komponenten und gewährleistet so eine nahtlose Kommunikation und optimale elektrische Leitfähigkeit.
Mit dem technologischen Fortschritt ist das Bohren von Leiterplatten für die Anforderungen moderner Elektronik immer wichtiger geworden. Kompakte und effiziente Designs sind unerlässlich, um komplexe Schaltungen auf begrenztem Raum unterzubringen. Es ermöglicht die Realisierung miniaturisierter Geräte wie Smartphones, Tablets, Wearables und IoT-Geräte und sorgt für die nötige Konnektivität und Vielseitigkeit. In diesem umfassenden Leitfaden geben wir einen Überblick über das Bohren von Leiterplatten, einschließlich Definition, verschiedener Arten und nützlicher Tipps, um Ihr Verständnis dieser wichtigen Technologie zu verbessern.
Was ist PCB-Bohren?
Beim PCB-Bohren werden Löcher, Schlitze und zusätzliche Hohlräume in Leiterplatten entsprechend den Vorgaben des Leiterplattendesigns erzeugt. Dieser Vorgang wird üblicherweise durch mechanische Bohrtechniken wie Bohren, Laserschneiden oder Stanzen oder durch elektrochemisches Ätzen (chemisches Fräsen) durchgeführt. Diese Bohrlöcher ermöglichen die Montage und Verlötung von Komponenten wie integrierten Schaltkreisen, Widerständen und Kondensatoren. Insgesamt ist das PCB-Bohren ein kritischer Fertigungsprozess, der die für die Montage elektronischer Komponenten auf Leiterplatten benötigten Löcher erzeugt.
Zwei häufig verwendete Leiterplattenbohren Techniken
Mechanisches Bohren und Laserbohren sind zwei häufig verwendete Methoden zum Bohren von Leiterplatten, und jede von ihnen hat ihre Vorteile und Überlegungen. Durch das Verständnis der verschiedenen verfügbaren PCB-Bohrtechniken können Hersteller und Designer fundierte Entscheidungen treffen, um ihre Herstellungsprozesse zu optimieren und qualitativ hochwertige PCBs zu erzielen, die bestimmte Designanforderungen erfüllen.
Mechanisches Bohren
Beim mechanischen Bohren werden Bohrer, typischerweise aus Wolframkarbid, verwendet, um Löcher in das Plattensubstrat zu bohren. Diese Methode ist vielseitig einsetzbar und eignet sich für verschiedene Plattenmaterialien, darunter starre, flexible und MehrschichtleiterplattenMechanisches Bohren ermöglicht präzise Lochgrößen und -tiefen und eignet sich daher für hochdichte Konstruktionen. Es ist ein kostengünstiges und effizientes Verfahren, das üblicherweise mit automatisierten Bohrmaschinen durchgeführt wird.
Laserbohren
Laserbohren hat in den letzten Jahren als präzise und effiziente Methode zum Bohren von Leiterplatten an Popularität gewonnen. Dabei wird ein Laserstrahl verwendet, um selektiv Material abzutragen und Löcher in die Leiterplatte zu bohren. Diese Bohrmethode bietet eine hohe Genauigkeit und ermöglicht kleinere Lochgrößen und komplizierte Designs. Sie eignet sich besonders zum Bohren Blinde und vergrabene Vias in Mehrschichtplatten. Das Laserbohren ist ein berührungsloses Verfahren, das das Risiko mechanischer Schäden an der Leiterplatte reduziert und sich daher für empfindliche Substrate eignet.
Verschiedene Löcher, die in eine Leiterplatte gebohrt werden
In eine Leiterplatte werden verschiedene Arten von Löchern gebohrt, darunter Aussparungen, Schlitze und Formgebungsmerkmale. Löcher spielen unterschiedliche Rollen und lassen sich in drei Klassen einteilen:
Über Löcher
Via-Löcher, kleine, metallbeschichtete Löcher, dienen der Übertragung elektrischer Signale, Strom- und Masseverbindungen zwischen verschiedenen Schichten der Leiterplatte. Je nach Anforderung gibt es verschiedene Arten von Via-Löchern:
Durchkontaktierungen erstrecken sich von der Ober- zur Unterseite der Platine und verbinden Leiterbahnen oder Ebenen über verschiedene Schichten hinweg.
Vergrabene Durchkontaktierungen befinden sich in den inneren Lagen der Leiterplatte und reichen nicht bis zu den Oberflächenlagen. Sie benötigen weniger Platz und eignen sich für hochdichte Verbindungsplatten, sind aber in der Herstellung teurer.
Blind Vias beginnen auf den Oberflächenschichten und durchdringen die Platine nur teilweise. Ihre Herstellung ist teurer, bietet aber mehr Platz für die Verlegung. Ihr kürzerer Schaft kann die Signalqualität für Hochgeschwindigkeitskommunikationsleitungen verbessern.
Mikrovias sind kleinere Löcher, die mit Lasermaschinen erzeugt werden. Sie sind typischerweise zwei Lagen tief und eignen sich für hochdichte Verbindungsplatten oder Fine-Pitch-Komponenten wie BGAs, die einfügbare Escape-Vias benötigen.
Komponentenlöcher
Bauteilbohrungen dienen zur Montage von Bauteilen auf der Leiterplatte. Während oberflächenmontierte Bauteile häufig verwendet werden, werden für bestimmte Komponenten wie Steckverbinder, Schalter und mechanische Komponenten, die eine robuste Montage erfordern, weiterhin bedrahtete Gehäuse bevorzugt. Bedrahtete Gehäuse eignen sich auch für Leistungsbauteile wie Widerstände, Kondensatoren, Operationsverstärkerund Spannungsregler aufgrund ihrer Fähigkeit, höhere Ströme und Wärmeableitung zu verarbeiten.
Mechanische Löcher
Neben elektrischen Komponenten benötigt eine Leiterplatte möglicherweise auch Löcher zur Befestigung mechanischer Objekte wie Halterungen, Steckverbinder und Lüfter. Diese Löcher dienen primär mechanischen Zwecken, können aber auch metallisiert werden, wenn eine elektrische Verbindung zur Leiterplatte erforderlich ist, beispielsweise zur Gehäuseerdung.
Häufige Probleme beim Bohren von Leiterplatten und ihre Lösungen
- Schichtablösung
Ursache – Delamination tritt auf, wenn sich die Schichten der Leiterplatte an den Bohrlöchern trennen oder ablösen. Dies kann die strukturelle Integrität der Leiterplatte schwächen und ihre Leistung beeinträchtigen.
Lösung: Kontrollieren Sie die Bohrparameter, um die Wärmeentwicklung zu minimieren, da übermäßige Hitze zur Delamination führen kann. Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Vorbereitung des Leiterplattensubstrats, um die Haftung zu verbessern und Delaminationsprobleme zu vermeiden.
- Verschmierte Löcher
Ursache – Übermäßige Reibung und Wärmeentwicklung rund um den Bohrer erweicht das Kupfer und verursacht Schmierereien rund um das Loch.
Lösungen: Schmierlöcher können durch die Verwendung von Schmiermitteln beim Bohren verhindert werden, um den Bohrer kühl zu halten und die Reibung zu verringern. Durch die Reduzierung der Bohrgeschwindigkeit und des Vorschubs wird die Hitzeentwicklung um den Bohrer herum reduziert. Auch Hartmetallbohrer, die hitzebeständiger als Schnellarbeitsstahl sind, können verwendet werden.
- Raue Lochwände
Ursache – Verwendung stumpfer oder abgenutzter Bohrer, die das Material eher zerreißen als sauber schneiden.
Lösungen: Bohrer sollten bei ersten Anzeichen von Verschleiß ausgetauscht werden, um scharfe Schneidkanten zu erhalten. Eine geringere Bohrgeschwindigkeit und die Verwendung von Schmiermitteln minimieren das Reißen. Für optimale Ergebnisse können brandneue Bohrer für die endgültigen Leiterplattenlöcher verwendet werden.
- Grate
Ursache – Beim Verlassen des Lochs durch den Bohrer reißt überschüssiges Kupfer aus der Lochwand und bleibt an der Kante haften.
Lösungen: Grate können durch manuelles Entgraten mit einem Werkzeug, durch den Einsatz einer automatischen Entgratungsmaschine, durch Bohren mit höherer Geschwindigkeit, um die Grate aufzubrechen, oder durch die Anwendung von Hochdruckschmiermittel während des Bohrens entfernt werden, um ihre Entstehung zu minimieren.
- Kupferschleppen
Ursache – Reibung zwischen Bohrnuten und Lochwand führt zum Abreißen des Kupfers.
Lösungen: Dieses Problem lässt sich minimieren, indem man die Spindeldrehzahl erhöht, um die Reibungswärme zu verringern, die Vorschubgeschwindigkeit verringert, damit der Bohrer nicht zu aggressiv bohrt, Schmiermittel verwendet und spezielle Bohrer einsetzt, die das Material eher schneiden als zerreißen.
- Schlechte Standortgenauigkeit
Ursache – Die Vorschub-/Geschwindigkeitsparameter der Bohrmaschine müssen angepasst werden oder die Bohrer wandern.
Lösungen: Die Leiterplatte sollte fixiert werden, der Körner sollte für die Vorbohrungen verwendet werden, Vorschub und Drehzahl sollten auf das Material optimiert werden, und die Bohrer sollten auf Taumeln geprüft und bei Bedarf ausgetauscht werden. Bohrstopps können ebenfalls die Tiefenkonsistenz verbessern.
- Risse um Löcher
Ursache: Zu große Abwärtskraft durch die Bohrmaschine.
Lösungen: Eine Reduzierung von Vorschub und Bohrdruck verhindert dies. Opferstützplatten unter der Leiterplatte können Abhilfe schaffen. Bohrer sollten außerdem nicht zu fest im Bohrfutter angezogen werden, da dies zu Rissen führen kann.
Abschließende Überlegungen
Das Bohren von Leiterplatten ist ein präziser und zeitintensiver Vorgang, der höchste Sorgfalt und Vorsicht erfordert. Selbst kleine Fehler können zu erheblichen Verlusten führen. Daher ist es wichtig, einen seriösen und erfahrenen Leiterplattenhersteller zu wählen. Mit über einem Jahrzehnt Erfahrung in Leiterplattenherstellung , MOKO Technology hat sich als vertrauenswürdiger Anbieter etabliert. Im Laufe der Jahre haben wir Kunden auf der ganzen Welt präzise und hochwertige Leiterplatten geliefert. Wenn Sie professionelle Unterstützung bei Ihren Bohranforderungen benötigen, zögern Sie nicht, sich unterhalten to unsere Experten mehr Informationen.
