PCB上壓接孔和過孔的孔徑和公差要求相同，制造時有何影響
發布時間：2024-11-19 11:34
關于PCB板上的壓接孔尺寸，工程師把它和過孔設計一樣大，很多人認為沒有問題，直到有一天出了案例，影響了交期，增加了成本，才知道這種設計確實有點問題……
一博高速先生成員：王輝東
小凱在京城闖天下，跑市場，做PCB業務。
小馬在冿城守著家，畫著圖，做PCB設計。
異地夫妻，周末相聚，總有說不完的話，道不盡的甜蜜。
可是這個周末在互相期盼中小兩口見了面，小凱進門就問小馬：”媳婦我這兒有個問題，想不明白，想請教下你，可急死我了。”
現在有個PCB馬上要下線生產，工廠的工程確認說過孔和壓接孔是同一個尺寸，會導致成本增加和交期變長。
工程EQ如下：
PCB中19.7mil的成品孔徑包括壓接孔和過孔。光繪中設計為雙面阻焊覆蓋的我司認為是過孔，但是所有的孔徑公差都要求為+-2mil.這個公差要求太嚴，會導致加工時間變長和成本增加。
工廠發出來的工程確認如下：
一個背板PCB上壓接孔和過孔同一尺寸，同一孔徑公差。
下圖高亮的為過孔。
小馬聽完小凱的話，微微一笑，說道：相公莫急，聽我娓娓道來。
電路板上有很多孔，大多數孔是用于PCB層與層之間的互連，而另一些孔是用于元件安裝到電路板上。
鉆孔的過程：
打銷釘→上板→ 鉆孔 →下板
鉆孔的兩個概念：
成品孔徑：顧名思義，指PCB板上通過鉆孔電鍍生產完成后的孔徑，也就是交貨時的最終尺寸。
一鉆咀大小：是指鉆咀大小，PCB生產時用的鉆頭尺寸。
PCB的成品孔徑加工過程：
去鉆污→ 化學沉銅→ 全板電鍍→ 圖形電鍍
鉆孔的目的：
在板面上鉆出層與層之間線路連接的導通孔(導通、插件、定位)，通孔電鍍后實現導通。
壓接孔工藝的優點：
1. 免焊接
2. 無間隙連接
3. 良好的抗震性
4. 較低的壓入力
5. 電路板變形小
壓機孔的名詞解釋：
Press-Fit也稱“壓接端子”，該技術是焊接安裝的替代解決方案。主要通過冷連接的免焊接方式實現電接觸件可靠連接，將魚眼端壓入PCB孔中，通過較小的壓入力獲得較高夾持力。在壓入過程中，魚眼端產生彈性變形，并提供低接觸阻抗以及高可靠性的緊密連接。
高速連接器采用壓接孔工藝，不需要焊接，是連接器直接插入就能固定的孔，通過引腳與孔壁的接觸導通電流，從而實現信號傳輸。
壓接孔元件的管腳像魚眼，管腳是帶有膨脹功能的，而不是帶有螺紋功能的，壓接后管腳魚眼部分和PCB上的孔很好的接觸，實現高速信號的傳輸。
連接器壓入過程：
1. 端子預放入PCB，縮子尖端進入PCB孔，尚未產生變形。
2. 端子開始壓入,魚眼開始變形,壓入過程出現第一波峰
3. 端子繼續壓入,魚眼形變壓合，變形最減小，插入力略有減小
4. 端子繼續下壓,魚眼形變壓合變形，壓入力曲線出現第二波峰
5. 端子撥出時,保持力迅速到達峰值,隨即迅速減小
6. 端子繼續拔除,過渡區和插入區此時己完全形變,與PCB間的干涉力兒乎為零
壓接技術應用的PCB范圍：
● 高速背板
● 有高速連接器的子板，往背板上插的子板
● 大型通信板
優點：
● 操作簡便
● 適宜在任何場合進行操作。
● 生產效率高、成本低、無污染
● 維護簡便
● 壓接孔尺寸公差沒有特殊標示，工廠按IPC-6012的標準去管控此類孔的公差，導致裝配時因孔徑太大或太小，出現接觸不良和無法壓接，導致“跪針”現象。
常規壓接孔精度要求： PCB上的壓接孔的孔徑公差為+/-0.05mm，有的甚至更嚴+/-0.025mm。
常規PCB中金屬化孔的精度要求：常規非壓接孔的金屬化孔的要求+/-0.075mm。
PCB的制作過程中，鉆孔是一個非常重要的環節。特別是壓接孔。
在實際生產時，壓機孔的孔徑管控方法，需要頻繁的調整鉆機程序和更換新的鉆咀，來管控一鉆孔大小，因為鉆咀在高速運轉時，會在不斷的磨損變小，從而導致成品孔徑變小，導致壓接時失效。
在進行PCB壓接鉆孔的過程中，需要注意以下幾點：
1. 鉆頭選擇，根據PCB設計要求選擇合適的鉆頭，確保鉆孔的成品大小和形狀，特別是孔徑公差要符合要求。
2. 鉆孔精度，鉆孔的精度直接影響到PCB的質量，因此在鉆孔過程中需要嚴格控制鉆頭的相對坐標和深度，從而滿足孔位公差。
3. 鉆孔速度，鉆孔速度過快會導致PCB表面損傷，速度過慢則會影響效率，需要根據實際情況選擇合適的鉆孔速度。
4. 孔壁清潔，鉆孔后需要及時清潔孔壁，以防止殘留的金屬屑或碎屑影響PCB的使用，可以選用化學除膠渣或等離子去鉆污等工序進行處理。
5. 表面處理，表面處理可以采用沉金、OSP等方式，以保護鉆孔孔壁防止氧化和提高PCB的穩定性。
成品孔徑過大導致的壓接后，連接器松動脫落。
壓接孔成孔徑過小，導致連接器壓入失敗，跪針。
IPC-6012里面規定的常規孔徑公差為：+-0.1mm
印刷電路板有許多方面將直接影響其成本及其制造能力。鉆孔的尺寸本身就對價格有重大影響。
相同的鉆頭直徑： 如果您的板上有大量直徑相同的鉆頭，則可能會在鉆孔過程中導致成品孔徑發生變化。這種變化可能會導致裝配失效。更好的做法是更改一些鉆頭尺寸，以減少一種尺寸的鉆孔數量。
壓接孔需要管控成品孔徑公差，而過孔通常不需要管控孔徑公差（特殊情況除外），如果過孔和壓接孔都按同一公差管控，會導致在鉆孔加工時，更換鉆咀的頻率增加，從而增加成本和交期。
聽完小馬的話，小凱如醍醐灌頂，感嘆老婆知識淵博，講解到位。
小馬說還有更到位的馬上來了，這個周三高速先生來天津開研討會了，干貨多多，人間值得，大家約起來。
