一種改善X-Ray鉆孔毛刺的專(zhuān)用鉆頭應(yīng)用

俞建星 王美其

( 華偉納精密工具(昆山)有限公司，江蘇 昆山 215300 )

隨著PCB設(shè)計(jì)不斷趨向更高密度化、更小的線寬線距、更小的導(dǎo)通孔直徑、更高的電路板層數(shù)與厚度等發(fā)展趨勢(shì)，隨之而來(lái)的定位孔精確度問(wèn)題也是必須面對(duì)和需要克服的難題。其中X射線鉆孔時(shí)，因墊片會(huì)持續(xù)使用，導(dǎo)致鉆出的定位孔出口端孔口易產(chǎn)生毛刺，當(dāng)孔口存在毛刺、孔型不圓等問(wèn)題時(shí)，后工序激光鉆床對(duì)定位孔的識(shí)別精度會(huì)大受影響，出現(xiàn)中心偏離的情況，不但影響生產(chǎn)效率，重要的是激光孔的對(duì)位精度會(huì)直接變差，最終導(dǎo)致孔偏報(bào)廢。本文通過(guò)對(duì)X-Ray鉆孔鉆頭設(shè)計(jì)的研究改良，一舉將毛刺問(wèn)題徹底改善，從而保證了定位孔品質(zhì)，消除了對(duì)定位孔精確度的影響。

1 X-Ray鉆孔生產(chǎn)工藝

1.1 X-Ray鉆孔原理

X-Ray鉆孔機(jī)是利用X射線在不同介質(zhì)中不同的穿透能力，由CCD攝像捕捉工作靶心成像后，操作系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，并由中央處理器控制X、Y軸及導(dǎo)軌滑塊移動(dòng)同時(shí)傳輸信號(hào)進(jìn)行打孔加工，在壓合后的板面鉆出定位孔，達(dá)到各層對(duì)準(zhǔn)的目的，供后工序定位使用（如圖1）。

圖1 X-Ray鉆孔制作原理圖

1.2 X-Ray鉆孔關(guān)鍵技術(shù)控制

1.2.1 孔位精度控制

通常X-Ray鉆孔多以補(bǔ)償鉆孔或靶標(biāo)中心鉆孔方式生產(chǎn)，一般情況下孔位精度可控制在±25 μm以內(nèi)，但受板子漲縮也會(huì)有一定影響。若來(lái)料無(wú)明顯板彎或設(shè)備等異常情況，孔位精度方面不會(huì)有太大波動(dòng)。

1.2.2 孔口品質(zhì)控制

定位孔若出現(xiàn)孔口品質(zhì)異常的情況，對(duì)激光鉆床識(shí)別定位孔的精度會(huì)有較大影響，孔破風(fēng)險(xiǎn)隨之增加，但由于X-Ray鉆孔生產(chǎn)的特殊性，鉆孔出口端墊片需持續(xù)使用，孔口支撐能力逐漸較差，易產(chǎn)生毛刺。業(yè)界目前針對(duì)此類(lèi)毛刺暫無(wú)較好應(yīng)對(duì)方法（如圖2）。

2 X-Ray鉆孔孔口毛刺原因分析

針對(duì)X-Ray鉆孔出口端毛刺不良，進(jìn)行相關(guān)要因分析，排除人員及量測(cè)方面影響，重點(diǎn)對(duì)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)原理、鉆頭切削力、鉆孔參數(shù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

2.1 機(jī)臺(tái)生產(chǎn)原理分析

對(duì)比普通機(jī)械鉆床鉆通孔，孔口毛刺品質(zhì)好很多，以同樣的鉆頭、參數(shù)、板材等條件對(duì)比驗(yàn)證兩種機(jī)臺(tái)作業(yè)品質(zhì)，機(jī)械鉆孔墊板每片更換，孔口支撐相對(duì)較好，而X-Ray鉆孔出口端面墊片無(wú)法做到每片更換，需持續(xù)使用60～120片左右才更換，出口端面墊片支撐相對(duì)較差,從而增加孔口毛刺產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)原理分析，X-Ray機(jī)臺(tái)鉆孔后產(chǎn)生孔口毛刺的風(fēng)險(xiǎn)較高（如圖3）。

2.2 鉆頭切削力及鉆孔參數(shù)交叉測(cè)試分析

使用目前業(yè)界常用鉆頭及不同參數(shù)進(jìn)行交叉測(cè)試，孔口品質(zhì)無(wú)法完全滿足需求，仍會(huì)產(chǎn)生比較明顯的孔口毛刺問(wèn)題（見(jiàn)圖4、圖5）。

3 X-Ray鉆孔孔口毛刺改善方案

3.1 燕尾鉆頭設(shè)計(jì)說(shuō)明

為了克服X-Ray鉆孔墊板持續(xù)使用支撐變差的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款燕尾鉆頭，較普通鉆頭增加了中間小徑刀面，中間鉆尖部分主要起定位并預(yù)先鉆削部分基材，減少最終燕尾切削余量的作用，兩邊燕尾進(jìn)而切削余量完成最終孔徑（如圖6）。

3.2 燕尾鉆頭與其他鉆頭差異對(duì)比

燕尾鉆頭鉆孔作業(yè)時(shí)，凸出的小徑刀面部分先作業(yè)，燕尾部分繼續(xù)切削，最終完成整個(gè)孔徑，由于第二次切削余量變少，在孔口品質(zhì)方面有著更好的表現(xiàn)（見(jiàn)表3）。

圖2 孔口毛刺不良

圖3 X-Ray鉆連續(xù)孔示意圖

圖4 普通鉆頭鉆孔數(shù)據(jù)

圖5 斷屑鉆頭鉆孔數(shù)據(jù)

圖6 燕尾鉆頭刀面設(shè)計(jì)

4 燕尾鉆頭測(cè)試及應(yīng)用

使用相同設(shè)備及參數(shù)，對(duì)比不同設(shè)計(jì)鉆頭測(cè)試結(jié)果，燕尾設(shè)計(jì)鉆頭在孔口品質(zhì)方面表現(xiàn)最好，無(wú)毛刺不良。使用燕尾鉆頭重復(fù)鉆孔測(cè)試，9組參數(shù)作業(yè)后均無(wú)孔口毛刺及其他異常狀況，整體作業(yè)品質(zhì)較好（見(jiàn)表4、表5、圖5）。

圖7 鉆頭設(shè)計(jì)差異對(duì)比

圖8 燕尾鉆頭鉆孔數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

燕尾鉆頭的選用類(lèi)似于業(yè)內(nèi)的套孔鉆孔方式，通過(guò)修改鉆頭設(shè)計(jì)，將兩種直徑的鉆頭設(shè)計(jì)在一支鉆頭上，減少最后成孔時(shí)的切削阻力來(lái)保證最終品質(zhì)，對(duì)于孔口品質(zhì)要求較高的料號(hào)，不失為一種改善解決方案。

以上作業(yè)方式客戶端已大量生產(chǎn)，反應(yīng)較好，供業(yè)內(nèi)同行參考。

圖9 不同鉆頭鉆孔結(jié)果

圖10 不同鉆頭孔口品質(zhì)