PCB 钻孔补偿那点事

 没有优秀的个人,只有优秀的团队,在团队共同的协作下,PCB CAM自动化【net处理】与【钻孔处理】 第一阶段开发项完成了,,后续工作可以转向PCB规则引擎开发了。这里说说PCB工程钻孔补偿的那点事,身为一个PCB工程开发人员,有必要知其然,而且还要知其所以然,这里将钻孔补偿的知识点分享一下。

一.为什么对钻孔进行补偿？

     客户来的PCB文件中的孔径一般指成品孔径,而PCB生产会在孔内镀上铜(或表面处理:喷锡,沉金,OSP,沉锡),这样一下来孔径就会缩小;为了满足成品孔径大小符合要求,工程CAM会进行钻孔补偿,进行孔径大小的校正.

       实际例子：成品孔径是1.00mm，表面处理：沉金 (镍厚:2.54um,金厚:0.0254um)，IPC标准II级(平均孔铜：20um)，孔径按0.10mm补偿,那么工程会选取1.10mm钻刀钻孔

二.如何进行钻孔也补偿？

    先得说说钻孔补偿3个关键参数【钻刀的进制】,【补偿值】,【进阶值】这3个参数决定了钻孔如何补偿了.

   【钻刀的进制】---由公司采购钻刀决定,行业常规为50um进制

    一般钻刀大小范围在：0.1mm到6.35mm之间，而常规钻刀最小相邻间隔是0.05mm,那么钻刀库钻刀为: 0.10mm,0.15mm,0.20mm,0.25mm  等等。。。。

    【补偿值】---由工艺部结合工厂生产能力测试结果制定补偿值规则, 其实整个行业钻孔补偿值差了多少,大同小异

     通常：喷锡板：补偿0.15mm, 非喷锡板(沉金,镀金,沉锡,OSP等）:补偿:0.10mm.

   【进阶值】---由工艺部结合工厂生产能力测试结果制定选取钻刀的策略.

    进阶值类似四舍五入,比如：进制值按是20um,那么钻孔补偿后的余数是>=20um，则向上进50um,否则不进按0um 。

   例如：成品孔径是:1.025mm，补偿值:0.10mm,钻孔补偿后是 :1.125mm,实际钻刀库中没有1.125mm,那得就得进阶值发挥作用了。

             1.125mm余数为25um,此25um>20um,那么向上进50um,钻孔选取1.15mm

 实际钻孔补偿例子：

     选取钻刀大小的计算过程，将补偿后的钻孔,分解为整数部份与余数部份

      1.125mm整数部份: 1.125 / 0.05 =  22.5 向下取整为22,接着 22*0.05 = 1.10mm 

      1.125mm余数部份   1.125 % 0.05 = 0.025mm

     通过判断：余数部份是否大于20um,如果大于那么按 整数部份+0.05mm,否则按：整数部份+0mm.

    【进阶值】小结：

              当钻刀进制为50um 【进阶值】对于钻刀选取至关重要,因为这个值是对钻孔补偿的又一个钻刀尺寸效正,【进阶值】决定是钻刀是进还是舍,

            【进阶值】变化也决定了钻刀大小也发生了变化，看看下面这个例子

           上面例子可见【进阶值】直接决定了钻刀大小的选择, 那么【进阶值】设为多少合适也是一个研究的课题了

            对【进阶值】设定多少合适的个人看法：

            1.通过利蔽分析：假如钻孔补偿,导致PCB成品孔径尺寸大了或孔径尺寸小了，可以评估对客户插件哪个影响最大,

                                        成品孔径尺寸大了至少还是可以插件的,如果孔径尺寸小了插元件器插不进去.                   

                                        所以：【进阶值】一般定在20um,而不是25um,当然这也得跟据不同工艺决定补偿值决定,

            2.钻孔【补偿值】: 拿喷锡板工艺来说，钻孔补偿值为0.15mm,其实这个补偿值是多补偿了,会导致成品孔径尺寸大一点

                                 比如：1.0mm孔，钻刀:1.15mm,那么这个孔会比实际客户要求孔径大一点，

                                  所以：当钻孔【补偿值】存在本身多补偿了,那么【进阶值】可以设在25um也没问题,就近取刀

三.如何保证钻孔补偿后成品孔径符合要求

     方法1.采购特殊钻刀

          PCB钻孔进制常规是50um,即相邻钻刀间隔0.05mm, 如1.00mm,1.05mm.1.10mm,1.15mm

         一般PTH公差+/-3mil公差采用50um进制钻刀可以保障成品公差要求了,但孔径公差小于这个值时,可以采用特殊钻刀。

          例1：50um与25um进制选刀对比

           原始孔径 0.922mm 钻孔补偿 0.10mm,补偿后是1.022mm

          差值对比 1.050-1.022 =0.028mm

                          1.025-1.022=0.003mm

           差值越小;钻刀选取越合理,那么这里选用1.025mm最佳

          例2：50um与特殊钻刀 选刀对比

          原始孔径 0.611mm 钻孔补偿 0.10mm,补偿后是0.711mm

          差值对比 0.700-0.711 =0.011mm

                          0.711-0.711 =0.000mm

           差值越小;钻刀选取越合理,那么这里选用0.711mm最佳

     方法2.工艺与设备改进

         1.增加二次板镀,减少图镀时间，减少图形分布不均造成电镀厚度不均的影响

          2.改负片直蚀工艺, 全部采用整板镀铜，减少图形分布不均造成电镀厚度不均的影响

          3.电流密度减少,通常电流密度 19ASF，适当降低电流密度电镀效果越好,但电镀时间延长了

           4.更新更先进的水平电镀线，常规的垂直电镀线对于高厚径比,表面或孔边缘铜厚比孔壁中心铜厚要厚.

      方法3.工程CAM改进

          1..独立孔区域钻孔，钻刀多补偿一个进制钻刀

                独立区域,铜比较少,电镀时是高电流区域,镀上铜会比其它区域的铜会厚一些,就会导致孔小了

           2.一边密集线路，而另一边稀疏线路(记得电源板经常这样设计), 稀疏的线路朝板内,而密集的线路朝板外, 进行倒扣拼板

                整个PNL电镀时,越靠近PNL板边单位电流密度越大,所以越靠近板边镀上去的铜厚越多.

           3. TOP与BOTTOM面 铜面积相差大,进行阴阳拼板. 

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