Ostatnie postępy w miniaturyzacji były głównym powodem silnego rozwoju przemysłu elektronicznego. Ponieważ miniaturyzacja nadal napędza przemysł, produkcja elektroniki i PCB staje się coraz większym wyzwaniem. Najtrudniejszym aspektem produkcji PCB jest połączenie otworów przelotowych o dużej gęstości i otworów przelotowych używanych do połączeń. Otwory przelotowe służą do montażu elementów elektronicznych tworzących obwód.

Wraz ze wzrostem gęstości upakowania otworów przelotowych w linii montażowej PCB wzrasta również zapotrzebowanie na mniejsze otwory. Wiercenie mechaniczne i wiercenie laserowe to dwie główne techniki stosowane do wytwarzania precyzyjnych i powtarzalnych otworów mikronowych. Stosując te techniki wiercenia PCB, otwory przelotowe mogą mieć średnicę od 50 do 300 mikronów przy głębokości około 1-3 mm.

Środki ostrożności przy wierceniu PCB

Wiertarka składa się z szybkoobrotowego wrzeciona, które obraca się z prędkością około 300 tys. obr./min. Prędkości te mają kluczowe znaczenie dla osiągnięcia precyzji wymaganej do wiercenia otworów w skali mikronowej na PCB.

Aby zachować dokładność przy dużych prędkościach, we wrzecionie zastosowano łożyska pneumatyczne i bezpośredni zespół wiertła utrzymywany na miejscu przez precyzyjne uchwyty zaciskowe. Dodatkowo, drgania końcówki bitowej były kontrolowane w zakresie 10 mikronów. Aby zachować dokładne położenie otworu na płytce drukowanej, wiertło jest montowane na stole warsztatowym serwo, który kontroluje ruch stołu roboczego wzdłuż osi X i Y. Siłowniki kanałowe służą do sterowania ruchem płytki drukowanej wzdłuż osi Z.

Ponieważ odstępy między otworami w linii montażowej PCB zmniejszają się, a potrzeba większej przepustowości wzrasta, elektronika sterująca serwo może w pewnym momencie zostać opóźniona. Wykorzystanie wiercenia laserowego do tworzenia otworów przelotowych używanych do produkcji PCB pomaga zmniejszyć lub wyeliminować to opóźnienie, które jest wymogiem nowej generacji.

Wiercenie laserowe

Wiertło laserowe używane w produkcji PCB składa się ze złożonego zestawu elementów optycznych, które kontrolują dokładność laserów potrzebnych do wybijania otworów.

Wielkość (średnica) otworów do wywiercenia na płytce drukowanej jest kontrolowana przez otwór instalacji, natomiast głębokość otworów kontrolowana jest przez czas ekspozycji. Co więcej, wiązka jest podzielona na wiele pasm, aby zapewnić dalszą kontrolę i precyzję. Ruchoma soczewka skupiająca służy do koncentracji energii wiązki laserowej w dokładnym miejscu odwiertu. Czujniki Galveno służą do przesuwania i pozycjonowania płytek drukowanych z dużą dokładnością. Czujniki Galveno zdolne do przełączania z częstotliwością 2400 KHz są obecnie stosowane w przemyśle.

Ponadto do wiercenia otworów w płytkach drukowanych można również zastosować nowatorską metodę zwaną naświetlaniem bezpośrednim. Technologia opiera się na koncepcji przetwarzania obrazu, w której system poprawia dokładność i szybkość, tworząc obraz PCB i przekształcając ten obraz w mapę lokalizacji. Mapa pozycji jest następnie używana do wyrównania płytki drukowanej poniżej lasera podczas wiercenia.

Zaawansowane badania nad algorytmami przetwarzania obrazu i precyzyjną optyką jeszcze bardziej poprawią produktywność i wydajność produkcji PCB i szybkiego wiercenia stosowanego w tym procesie.