铜基板的小孔加工改善研究|天博app下载

发布者: 发布时间:2021-08-13
本文摘要:随着大功率电子元件对PCB风扇能力的拒绝更加低,市场对金属基板的市场需求也是水涨船高,同时对铜基板产品也明确提出了更高的加工拒绝。

随着大功率电子元件对PCB风扇能力的拒绝更加低,市场对金属基板的市场需求也是水涨船高,同时对铜基板产品也明确提出了更高的加工拒绝。特别是在是钻孔方面,更加多的铜基板拒绝钻0.5mm以下的通孔,若按常规钻孔方式加工不易经常出现断刀出厂的情况。本文将通过对铜基板钻孔机理的研究,明确提出一些提高钻孔工艺的方案,从而提高铜基板小孔的加工良率。铜基板钻孔加工的难题分析由于客户对风扇或制板的市场需求更为多样,市面上用作铜基板的铜材料也有多种,而有所不同种类的铜基板其硬度也不一样。

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目前主流的铜基板所用材料为铜含量较高的紫铜,紫铜的特点是塑性较好以及强度、硬度略低于,其风扇性能是各类铜基板中最差的。从PCB钻孔加工的角度来看,铜块同时兼具“软”和“硬”两方面的特点[1]。一方面铜块比FR-4等有机材料或有机复合材料软很多,钻刀加工时工件可玩性大大增加,更容易磨损过度造成断刀;另一方面铜块具备一定塑性,钻孔过程可能会使铜屑黏附刀头,如下图1右图,更容易经常出现切屑不当造成断刀。特别是在当钻孔的刀径大于0.7mm时,能忍受的纵向切削力和轴向力都很受限,变黑屑能力又弱,这对钻孔的挑战十分大。

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图1钻头粘铜钻头的自由选择上述展出当前铜基板小孔加工过程中不存在的几个主要问题:磨损大、不易折断刀、风扇无以。尽管这些问题令人困惑,但通过自由选择必要的钻头却需要有效地减轻这些状况,从而提高铜基板铁环小孔的方方面面。

铁环刀易磨损问题的解决方案首先是磨损大的问题,从硬度的角度来看,铜块比常规的板材要软得多,这就要求了某种程度的钻刀对这些材料加工,必定是软的铜块对钻刀磨损较小。为了提高钻刀的寿命,这就必须增强钻刀的耐磨损性能。现有的高速钢或硬质合金钻刀,尽管硬度偏高,然而其材质强度早已很高,具备较好的机械加工性能。

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因此在提高耐用度这方面,业界的广泛作法并非替换钻刀材质,而是在现有钻刀上减少涂层[2],从而超过提升刀具表面硬度、增大摩擦系数、减少工件温度的目的,硬质合金与各种涂层技术的硬度对比如下表格1右图。表格1硬质合金与各种涂层技术的技术对比可见加到涂层的刀具其表面硬度有所提高,使得产品的耐磨性能也大大提高,而摩擦系数减少也不利于减少钻刀的工作温度,提高钻孔品质的稳定性。

铁环刀易断刀问题的解决方案其次是不易折断刀的问题,加工铜基板时由于铜屑容易截断,且小铁环刀容屑空间小,排屑无以,往往更容易造成钻刀被累积的铜屑切断。该问题可尝试对钻刀结构的优化来提高其排屑能力,从而增加钻刀被铜屑切断的情况再次发生。钻刀的结构参数很多,牵涉到到铁环尖角、螺旋角、铁环芯厚度、芯薄推倒锥度、钻头前角和后角、钻头横刃斜角等等。但考虑到同时优化所有的参数必须展开大量刀具制作及大量试验检验,这里挑选两个对刀具加工影响仅次于的参数展开结构调整,即铁环尖角和螺旋角,这两个参数的调整与影响如下表格2右图。

表格2钻尖角与螺旋角调整对刀具的影响要留意的是对钻刀以上参数的调整幅度要合理,不应保证钻刀加工的孔位精度以及刚性,铁环尖角过大会导致钻头定心劣,螺旋角过大则工件强度及风扇能力也不会减少。钻刀无以风扇问题的解决方案常规PCB钻孔设备用的是冷空气风扇,但对铜基板钻孔而言这种风扇方式的效率并无法符合。

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业界有不少厂商使用倾倒酒精加热铜基板的方案来实行钻孔作业,然而操作者一起还是较为困难的。实质上对铜基板可以必要地使用具体方法钻孔的方式来加工,如下图2右图。具体方法钻孔获取了较长的时间给钻头和板材风扇,同时有助及时把铜屑带上出有,防止钻头缠绕铜折断刀。尽管这样的加工效率不会较低些,但提高钻孔风扇能力可有效地防止钻孔粘铜情况,不仅缩短了钻刀寿命,也使钻孔质量获得了较好的确保,从而减少钻孔不良率。

图2具体方法钻孔示意图铜基板钻孔参数的思索自由选择必要的刀具后,必须针对铜基的钻孔加工参数展开思索,以检验钻孔效果能否满足要求。这里以0.5mm钻刀为事例,对紫铜类铜基板加工,自定义铁环尖角145°,螺旋角40°的涂层钻刀,其余参数按常规设计,刀具如下图3右图。

图3自定义0.5mm涂层刀具扭矩区间的思索为了防止其它参数影响扭矩调整对钻孔质量的效果,将钻机的进给速度调整至低于0.1m/min,从低于钻速逐步提高,检验合适扭矩区间,各扭矩设置下的钻孔测试结果如下表格3右图。表格3进给速度0.1m/min下各扭矩的刀具展现出可见在10krpm/min到20krpm/min这个区间的扭矩需要符合0.5mm钻刀铁环铜块的拒绝。而更高的扭矩则经常出现了断刀的情况,断刀的孔位也经常出现了孔形崩解,如下图4右图。


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