印制電路板鉆孔過程中槽孔變形改善

郭志偉 楊鵬飛 余小豐 徐 杰

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 516029）

0 前言

在印制電路板（PCB）鉆孔過程中經(jīng)常出現(xiàn)槽孔變形，靠現(xiàn)在的驗孔設(shè)備也無法完全攔截，導(dǎo)致后工序生產(chǎn)過程中零件插入困難的問題。隨著時代的進步和5G技術(shù)的高速發(fā)展，PCB的各種異型槽孔也相繼變小，傳統(tǒng)的最小槽刀直徑為0.5 mm，本文介紹的是比傳統(tǒng)的槽刀直徑還要小的槽孔（0.45 mm），其鉆槽難度也給機械鉆孔帶來了很大挑戰(zhàn)，本文重點討論的是一種改良設(shè)計的槽刀和鉆孔機槽孔密度的優(yōu)化的結(jié)合，使得較小直徑的槽孔變形得到有效改善，從而提高了槽孔品質(zhì)。

1 鉆槽孔原理和槽孔變形原因

槽孔鉆孔原理其實就是依工程設(shè)計鉆槽的坐標(biāo)程序（槽長與槽寬），然后輸入鉆孔機中自動轉(zhuǎn)化為多個單孔疊鉆在一起形成的槽。當(dāng)槽的長度和寬度一定時，由于鉆孔機鉆槽的密度不同所鉆的孔數(shù)也不同，鉆孔機常用的槽孔密度指令為NIB***，如圖1所示的每個數(shù)字表示鉆孔的先后順序。槽孔密度決定了鉆槽的孔數(shù),密度數(shù)值越小需要的孔數(shù)越多，一般設(shè)置在0.003 mm～0.013 mm，其鉆槽順序常見為G85格式。

圖1 鉆槽順序及槽孔密度

常見的槽孔類型有兩種，是槽長小于槽寬的兩倍，稱為短槽；槽長在槽寬的兩倍及以上，稱為長槽。本文主要分析長槽的槽孔變形（見圖2所示），以筆者多年經(jīng)驗分析主要有幾種原因造成：（1）槽孔參數(shù)設(shè)置不合理；（2）機器槽孔密度設(shè)置過大，不合理；（3）槽刀本身質(zhì)量問題，如刃面缺口、大小面等導(dǎo)致鉆孔時槽刀受力不均衡造成槽孔變形。針對這些原因筆者分別進行了試驗分析。

圖2 槽孔變形不良圖

2 實驗

2.1 實驗設(shè)備和實驗材料

（1）實驗設(shè)備：大族鉆機（型號：HANSF6M）、視頻顯微鏡（型號：HD-1080）

（2）實驗材料：槽刀三種類型（SD型、EA型、UC型），尺寸均直徑0.45 mm、長4.7 mm；1.0 mm厚度覆銅基板，0.16 mm厚度鋁片，2.5 mm厚度木漿板。

（3）鉆孔機臺保養(yǎng)后各項性能：為降低實驗數(shù)據(jù)的誤差對實驗鉆孔機臺保養(yǎng)，檢測性能如表1所示。

表1 實驗機臺性能檢測表

2.2 不同的槽孔參數(shù)驗證分析

目前業(yè)界常用的槽刀有常規(guī)SD型和UC型兩種，測試前首先排除槽刀本身質(zhì)量問題，對每支槽刀進行100%全部檢驗。采用SD型和UC型槽刀加工情況如表2、表3所示。此試驗槽孔長度為0.45 mm×1.86 mm，鉆孔疊構(gòu)為2/疊。

表2 SD型槽刀鉆孔參數(shù)試驗數(shù)據(jù)表

表3 UC型槽刀鉆孔參數(shù)試驗數(shù)據(jù)表

試驗結(jié)果表明：直徑Φ0.45 mm的常規(guī)SD型槽刀和UC型槽刀使用不同的參數(shù)，對槽孔變形沒有明顯的改善，說明參數(shù)并不是造成槽孔變形的主要原因。

2.3 不同的機器槽孔密度驗證分析

槽孔密度的標(biāo)準(zhǔn)各線路板廠要求有所不同，需要在鉆孔機上自行設(shè)定，鉆機的默認值一般為0.013 mm，常用修改指令為NIB***，機器的槽孔密度越小所需要鉆的孔就越多，相應(yīng)成本也會增加，但鉆出的孔壁粗糙度也會越好，那么槽孔密度的大小對槽孔變形有沒有影響呢？我們做個試驗，見表4所示此試驗槽孔長度為0.45 mm×1.86 mm，鉆孔疊構(gòu)為2/疊。

表4 不同的機器槽孔密度試驗數(shù)據(jù)表

試驗結(jié)果表明當(dāng)槽孔密度值在0.016 mm和0.018時有毛刺不良，當(dāng)槽孔密度值在0.002 mm和0.004時槽孔變形程度略有好轉(zhuǎn)，但仍需改善。

3 槽孔變形的改善

3.1 EA型槽刀設(shè)計說明

為了克服槽孔變形，槽刀供應(yīng)商給我們推薦一種EA型槽刀，其設(shè)計特點是較普通槽刀增加了刀面內(nèi)弧和側(cè)刃切削能力（如圖3所示），其設(shè)計理念是：通過增加刀具的切削能力，以加強刀具在加工時的穩(wěn)定性和精度，從而達到減小槽孔的變形和偏移。

圖3 EA槽刀設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)

3.2 EA型槽刀與其他類型槽刀差異對比

EA型槽刀相對SD型與UC型槽刀加強了刀面和側(cè)刃的切削能力，減少了鉆孔時的反作用力，以達到較好的位置精度，減小了槽孔的變形和偏移。不同槽刀的設(shè)計差異見圖4所示。

圖4 A型槽刀與其他類型槽刀差異對比圖

3.3 改善效果對比驗證

經(jīng)過前期驗證分析，槽孔的密度對槽孔變形有一定的影響，那么我們就結(jié)合較合理的槽孔密度，使用相同設(shè)備及參數(shù)，分別使用EA型、SD型、UC型三種槽刀進行測試驗證，測試結(jié)果表明EA型槽刀所鉆的槽孔變形方面表現(xiàn)最好，孔口無毛刺、披鋒及其他異常狀況（見圖5所示）。

圖5 不同類型槽刀試驗數(shù)據(jù)圖

4 結(jié)語

通過分析驗證，此特殊設(shè)計的EA型槽刀對于直徑較小的槽孔變形有很好的改善作用，改善了槽孔品質(zhì)。

但由于槽孔密度的增加其槽的孔數(shù)也會增加，改善問題的同時也增加了鉆孔的成本，所以還需要根據(jù)各公司的實際品質(zhì)要求而定，比如鉆頭廠家、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、槽刀參數(shù)等等，做進一步的試驗探索，找出效率、品質(zhì)雙贏的最佳方案。