?2.00mm以下PCB微細(xì)槽鉆頭制作工藝變更研究

陳雄建 張 鑫 林春暉

（深圳市金洲精工科技股份有限公司，廣東 深圳 518116）

0 前言

近幾年亞洲尤其是中國PCB市場的表現(xiàn)令人矚目，占全球PCB市場的份額逐年在增加，與持續(xù)看好的PCB市場相適應(yīng)，全球的微細(xì)鉆頭（簡稱微鉆）市場也取得長足的發(fā)展，金洲公司為獲得更多的市場，除保證品質(zhì)穩(wěn)定第一要素外，成本戰(zhàn)也是我們一直努力在在做的事。

1 PCB微型鉆頭工藝發(fā)展

微細(xì)鉆頭如圖1最初由整支硬質(zhì)合金來制造，在降低成本的因素驅(qū)動(dòng)下，微鉆鉆徑的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯工藝變化，從最初的整體合金微鉆發(fā)展到不銹鋼柄和硬質(zhì)合金等徑對焊式，再到現(xiàn)在最新的不銹鋼柄和硬質(zhì)合金大小平焊式[1]。微鉆焊接工藝發(fā)展過程如圖2所示[2]。圖示中微細(xì)鉆頭的鉆徑部位的原材料直徑大小漸漸變小，原材料成本大幅度下降。在降成本的同時(shí)，微鉆產(chǎn)品產(chǎn)品加工流程中的前工序加工工藝發(fā)生較大的變化，由原先的整支轉(zhuǎn)換成焊接式結(jié)構(gòu)，因此在產(chǎn)品使用性能中新工藝微鉆需具備一定品質(zhì)要求，除耐磨性、剛性、排塵性能、孔壁粗糙度、孔的精度外，需保證一定的焊接強(qiáng)度防止斷刀、脫焊，焊接強(qiáng)度同焊接截面積、焊材特性、焊劑量、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊縫間隙息息相關(guān)。

圖1 微鉆成品外觀

圖2 微鉆整體結(jié)構(gòu)形式

2 PCB微細(xì)槽鉆工藝變更前后差異研究

目前，PCB行業(yè)常用的微鉆按設(shè)計(jì)外觀不同分ST（Straight Type）型和UC（Undercut Type）型，PCB對孔壁品質(zhì)要求越來越高，當(dāng)前以UC型微鉆為主流產(chǎn)品[3]，與ST型的設(shè)計(jì)差異（如圖3）。

圖3 ST、UC型微鉆

2.1 工藝變更前后的差異

PCB微細(xì)槽鉆加工工藝變更前采用的等徑焊接工藝，合金長度12.3 mm、鋼柄長度26.1 mm，焊接后總長（38.45±0.03）。詳細(xì)工藝流程：對焊→去焊疤、精磨柄→柄徑激光打字→鉆徑精磨→開槽磨尖→清洗、檢測。變更后的合金長度10.7 mm、直徑?2.10 mm大小平焊詳細(xì)工藝流程：平焊→定長、去皮→過渡臺(tái)→半精磨磨鉆徑→精磨鉆徑→開槽磨尖→清洗、檢測。變化主要體現(xiàn)在開槽之前的工序，開槽前的變更前后的外觀差異圖（如圖4、圖5）。

圖4 舊工藝精磨鉆徑后槽鉆

圖5 新工藝精磨鉆徑后槽鉆

2.2 新工藝的微細(xì)槽鉆外觀變化

新工藝的微細(xì)槽鉆外觀變化（如圖6）。

圖6 新工藝產(chǎn)品外觀變化圖（?1.10-8.5）

在PCB微鉆磨削加工領(lǐng)域，金剛石砂輪適于磨削加工硬質(zhì)合金，CBN砂輪適于加工不銹鋼。圖6從左至右微鉆開槽前外觀變化是由不同的加工工序進(jìn)行的決定，從圖5所示的精磨鉆徑后的外觀清晰看見在大斜面處有兩種材質(zhì)交匯，因此新工藝產(chǎn)品的加工不是簡單一兩道工序就能完成，圖6中把產(chǎn)品加工拆分到各工序，盡量避免砂輪同時(shí)加工不銹鋼與合金，導(dǎo)致砂輪磨損塊出現(xiàn)品質(zhì)異常現(xiàn)象。通過研究各工序加工工藝特性特設(shè)定了滿足該產(chǎn)品的加工工藝流程。

2.3 新工藝產(chǎn)品的評(píng)價(jià)指標(biāo)

據(jù)微細(xì)槽鉆產(chǎn)品的適應(yīng)PCB板材用途提出的品質(zhì)要求，變更可行評(píng)估評(píng)價(jià)指標(biāo)：焊接強(qiáng)度，對比孔位精度，批次測試孔位精度及孔粗，極限測試斷刀及脫焊、磨損情況。

3 PCB微細(xì)槽鉆變更應(yīng)用測試

3.1 測試規(guī)格、參數(shù)設(shè)置及測試條件

測試規(guī)格、參數(shù)設(shè)置及測試條件（見表1、表2）。

3.2 新工藝微細(xì)槽鉆應(yīng)用測試

新工藝微細(xì)槽鉆應(yīng)用測試（見表3）。

分別同等條件下對比金洲公司《抗折強(qiáng)度檢測標(biāo)準(zhǔn)》，均發(fā)現(xiàn)滿足產(chǎn)品使用要求（見表4）。

如表4上三個(gè)規(guī)格產(chǎn)品新舊工藝不同孔數(shù)的孔位精度CPK值相當(dāng)，說明新工藝沒降低該微細(xì)槽鉆的使用性能。上述知識(shí)單單對比測試，選用的樣本量少，為降低應(yīng)用測試判斷與否風(fēng)險(xiǎn)，每種刀批次測試板材分別南亞NP-140和FR4玻纖板，批次測試孔位精度情況及使用金相顯微鏡測算孔粗情況。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明孔位精度CPK均大于1.67，孔粗遠(yuǎn)小于25 μm.

表1 新工藝測試規(guī)格與參數(shù)

表2 新舊工藝對比測試條件

表3 新工藝槽鉆抗折強(qiáng)度

表4 對比測試成品鉆孔孔位位精度CPK值

3.3 新工藝微細(xì)槽鉆極限測試鉆孔

上述三個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品分別就兩種板材進(jìn)行槽孔測試（見表5）。

表5 極限測試條件

三個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品在極限9000孔情況下鉆槽下沒出現(xiàn)脫焊及斷刀現(xiàn)象，以NP-140板材?1.10-8.5規(guī)格為代表的刃面磨損（如圖7）。

圖7 ?1.10刃面磨損圖

隨著孔數(shù)增加，刃面磨損加大，但整體刃面磨損情況可觀，因此該P(yáng)CB微細(xì)槽鉆新工藝變更后產(chǎn)品應(yīng)用測試是可行的。

4 結(jié)語

本文研究的直徑?2.00 mm以下PCB微細(xì)槽鉆通過改變焊接方式來降低產(chǎn)品原材料成本，并對該新工藝微細(xì)槽鉆模擬加工參數(shù)及確定工藝路線，最終通過一系列的性能指標(biāo)認(rèn)證評(píng)價(jià)此次變更是可行的。希望變更思維及實(shí)驗(yàn)對比測試方法能給相關(guān)工程技術(shù)人員有所借鑒意義。