基于正交表对PCB钻孔工艺参数的分析与优化.doc
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4、度要求也越来越高。对钻孔加工中影响钻孔质量的各种工艺参数进行了分析,应用正交试验的设计方法,找出影响pcb孔质量的主要因素;方差分析和极差分析的结果表明转速、进刀速和孔限是最显著的三个因素;最后确定一组最佳的钻孔工艺参数用于指导工艺参数的优化设计。关键词:印制电路板(pcb)正交表因素水平参数优化0 引言目前,全球pcb产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上,是各个电子元件细分产业中比重最大的产业,产业规模达400亿美元。pcb钻孔技术发展迅速,逐步向微孔、盲孔、高密度孔发展,目前pcb成孔方式主要是采用数控机械钻孔1。随着电子科技的高速发展,对于pcb孔的要求也越来越高,现在国内外pcb
5、钻孔技术仍然存在一些问题,如多层板高密度的孔很难控制孔径圆度,孔位精度值会偏低,且会出现残胶、披锋、孔壁粗糙等现象。孔位精度是评价钻孔质量的一个重要指标,影响孔位精度的因素有许多,如对主轴转速、进刀速度、退刀速度、下钻深度、孔限、叠板数、钻头研磨次数等。这些因素之间存在相互作用,故实际生产中很难把握各个因素的参数。实际生产中,工程师根据自己的经验来确定工艺参数的,一方面试验次数要比较多,另一方面也难以确定pcb最佳的参数组合。本文采用了正交试验设计方法,应用数理统计方法分析试验数据,得到影响pcb钻孔各因素的敏感程度及最佳钻孔工艺参数。1 钻孔的工艺参数分析根据专业知识和实践经验,找出对指标有
6、影响的一切可能的因素,然后分类。一类因素的值是固定的,实验当中就取这个定值;另一类因素是变化的,用水平来表示因素的变动范围。对于非连续性的水平,只能取几个值;对于连续性的水平,可在范围内取几个水平,这里对钻孔每个因素取2水平进行分析,具体取值见表1。2 正交试验的设计及方差分析2.1 正交表的设计 在多因素试验中,不仅各个因素的水平改变时对试验指标有影响,而且各因素的联合搭配对试验指标也有影响,后一种影响叫做因素的交互作用。建立正交表之前要进行表头设计,在试验中,因为要考虑各因素间的交互作用,所以因素不能随便入列2。本试验考虑7因素,交互作用考虑8个,总共有15个,每因素取2水平,所以选用l1
7、6(215)的正交表。交互作用列表所占的列是一定的,表头设计如表2所示。2.2 正交试验的结果分析 试验结果用cpk(complex process capability index,制程能力指数)来表示钻孔的质量,cpk值越大钻孔质量就越好,cpk值由专业检测机器测出。根据表头设计、影响钻孔因素列出正交表l16(215),根据这个表的16个方案执行试验,得到的cpk值分别为:0.994、1.128、1.030、0.984、1.249、1.437、1.589、0.918、1.241、1.957、1.261、1.334、2.022、1.306、1.615及1.877,将这16个值填入到l16(2
8、15)表格中进行偏差、方差及显著性分析,结果表明各因素对pcb钻孔参数影响主次的顺序为:由此可得出影响pcb钻孔工艺参数的显著因素为a-转速,d-孔限,b-进刀速。3 主要因素的参数优化根据前面分析结果,将主轴转速、进刀速、孔限这3个因素作为主要影响因素,并把它作为实验因素,将其它因素设为固定条件,以便确定主要影响因素的最佳参数。为了更准确的分析,采用三水平的正交表l9(34),考虑到现实的一些情况及钻孔成本,各因素的水平数值设定见表3,根据这个表做9次试验得到的结果填入表3。3.1 参数的确定 为了直观分析因素与指标的关系,采用绘制趋势图,用因素的水平作横坐标,指标的cpk值作纵坐标,画出因
9、素与指标的关系(趋势图),如图1,从图中可以看出:3.1.1 主轴转速以a2为最佳,a2水平过后指标值呈下降趋势,所以取水平160krpm。3.1.2 进刀速呈上升趋势,可取b3=24um/r,水平也可适当调高一点。3.1.3 孔限水平在d1、d2时,效果都一样,并考虑到孔限极差小,应取d2=1500。因此,可以确定主要工艺参数的最佳水平组合为a2b3d2。3.2 效果验证 根据正交表试验分析结果和实际情况的分析,确定出最佳pcb工艺钻孔参数:转速160krpm,进刀速24um/r,孔限1500,退刀速1000mm/min,研磨次数3次,上拉高度4mm,钻头型号选用p0353。将这一组工艺参数
10、应用于某客户的实际生产中进行验证,其中的5次操作结果cpk值分别是2.025、2.124、2.011、2.357和2.184 ,均值达到2.14。可以看得出采用这一组工艺参数操作的稳定性很好,改善的效果也很明显。4 结语应用本文得到的工艺参数,钻孔质量中的孔位精度得到明显改善,表明此试验设计对实际生产具有重要的指导意义,不仅提高了钻孔质量,而且缩短工艺参数优化的时间。参考文献:1王健石.印制电路板技术标准手册m.中国标准出版社,2007.4.2翟颖妮.基于正交试验的作业车间瓶颈识别方法j.计算机集成制造系统.2010年9月,第16卷第9期:1945-1952.3应杏娟.基于正交试验设计的焊缝焊
11、接工艺参数的确定j.数理统计与管理.2006年5月,第25卷第3期:283-286.作者简介:管超军(1983),男,助教,硕士,研究领域:工业工程、生产计划与控制、生产系统仿真、数字化制造等。下面是古文鉴赏,不需要的朋友可以下载后编辑删除!谢谢!九歌湘君屈原朗诵:路英君不行兮夷犹,蹇谁留兮中洲。美要眇兮宜修,沛吾乘兮桂舟。令沅湘兮无波,使江水兮安流。望夫君兮未来,吹参差兮谁思。驾飞龙兮北征,邅吾道兮洞庭。薜荔柏兮蕙绸,荪桡兮兰旌。望涔阳兮极浦,横大江兮扬灵。扬灵兮未极,女婵媛兮为余太息。横流涕兮潺湲,隐思君兮陫侧。桂棹兮兰枻,斫冰兮积雪。采薜荔兮水中,搴芙蓉兮木末。心不同兮媒劳,恩不甚兮轻绝
12、。石濑兮浅浅,飞龙兮翩翩。交不忠兮怨长,期不信兮告余以不闲。朝骋骛兮江皋,夕弭节兮北渚。她含着笑,切着冰屑悉索的萝卜,她含着笑,用手掏着猪吃的麦糟,她含着笑,扇着炖肉的炉子的火,她含着笑,背了团箕到广场上去晒好那些大豆和小麦,大堰河,为了生活,在她流尽了她的乳液之后,她就用抱过我的两臂,劳动了。大堰河,深爱着她的乳儿;在年节里,为了他,忙着切那冬米的糖,为了他,常悄悄地走到村边的她的家里去,为了他,走到她的身边叫一声“妈”,大堰河,把他画的大红大绿的关云长贴在灶边的墙上,大堰河,会对她的邻居夸口赞美她的乳儿;大堰河曾做了一个不能对人说的梦:在梦里,她吃着她的乳儿的婚酒,坐在辉煌的结彩的堂上,而
13、她的娇美的媳妇亲切的叫她“婆婆”大堰河,深爱她的乳儿!大堰河,在她的梦没有做醒的时候已死了。她死时,乳儿不在她的旁侧,她死时,平时打骂她的丈夫也为她流泪,五个儿子,个个哭得很悲,她死时,轻轻地呼着她的乳儿的名字,大堰河,已死了,她死时,乳儿不在她的旁侧。大堰河,含泪的去了!同着四十几年的人世生活的凌侮,同着数不尽的奴隶的凄苦,同着四块钱的棺材和几束稻草,同着几尺长方的埋棺材的土地,同着一手把的纸钱的灰,大堰河,她含泪的去了。这是大堰河所不知道的:她的醉酒的丈夫已死去,大儿做了土匪,第二个死在炮火的烟里,第三,第四,第五而我,我是在写着给予这不公道的世界的咒语。当我经了长长的飘泊回到故土时,在山
14、腰里,田野上,兄弟们碰见时,是比六七年鸟次兮屋上,水周兮堂下。捐余玦兮江中,遗余佩兮澧浦。采芳洲兮杜若,将以遗兮下女。时不可兮再得,聊逍遥兮容与。注释湘君:湘水之神,男性。一说即巡视南方时死于苍梧的舜。君:指湘君。夷犹:迟疑不决。蹇(jian3简):发语词。洲:水中陆地。要眇(miao3秒):美好的样子。宜修:恰到好处的修饰。沛:水大而急。桂舟:桂木制成的船。沅湘:沅水和湘水,都在湖南。无波:不起波浪。夫:语助词。参差:高低错落不齐,此指排箫,相传为舜所造。飞龙:雕有龙形的船只。北征:北行。邅(zhan1沾):转变。洞庭:洞庭湖。薜荔:蔓生香草。柏(bo2伯):通“箔”,帘子。蕙:香草名。绸:
15、帷帐。荪:香草,即石菖蒲。桡(rao2饶):短桨。兰:兰草:旌:旗杆顶上的饰物。涔(cen2岑)阳:在涔水北岸,洞庭湖西北。极浦:遥远的水边。横:横渡。扬灵:显扬精诚。一说即扬舲,扬帆前进。极:至,到达。女:侍女。婵媛:眷念多情的样子。横:横溢。潺湲(yuan2援):缓慢流动的样子。陫(pei2培)侧:即“悱恻”,内心悲痛的样子。(19)櫂(zhao4棹):同“棹”,长桨。枻(yi4弈):短桨。(20)斲(zhuo2琢):砍。(21)搴(qian1千):拔取。芙蓉:荷花。木末:树梢。(22)媒:媒人。劳:徒劳。(23)甚:深厚。轻绝:轻易断绝。(24)石濑:石上急流。浅(jian1间)浅:水流
16、湍急的样子。(25)翩翩:轻盈快疾的样子。(26)交:交往。(27)期:相约。不闲:没有空闲。(28)鼂(zhao1招):同“朝”,早晨。骋骛(wu4务):急行。皋:水旁高地。(29)弭(mi3米):停止。节:策,马鞭。渚:水边。(30)次:止息。(31)周:周流。(32)捐:抛弃。玦(jue1决):环形玉佩。(33)遗(yi2仪):留下。佩:佩饰。醴(li3里):澧水,在湖南,流入洞庭湖。(34)芳洲:水中的芳草地。杜若:香草名。(35)遗(wei4味):赠予。下女:指身边侍女。(36)聊:暂且。容与:舒缓放松的样子。译文君不行兮夷犹,神君迟疑犹豫徘徊不肯向前,蹇谁留兮中洲?你为谁滞留在水中
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