鋁基板鍵盤鉆孔品質(zhì)改善

俞建星 李鑄宇 劉吉慶 陳 光

(華偉納精密工具(昆山)有限公司，江蘇 昆山 215345)

0 前言

鋁材因其密度小、質(zhì)量輕、防氧化、散熱好、價格便宜等特點，被越來越多的電子產(chǎn)品作為第一選擇，受到廣泛應用。隨之而來的鋁基板相關鉆孔品質(zhì)也是必須面對和需要克服的難題，本文通過分析鋁基板（6063型）鉆孔生產(chǎn)難點，驗證不同設計的鉆頭配合不同涂層、鉆孔參數(shù)在鋁基板鍵盤上的鉆孔品質(zhì)，從而找出適合鋁基板鍵盤鉆孔的鉆頭設計、涂層及鉆孔參數(shù)，成功改善了相關斷刀、纏絲、毛刺等品質(zhì)問題。

1 鋁基板鍵盤鉆孔工藝及難點

1.1 鉆孔工藝

不同于常規(guī)PCB產(chǎn)品，鋁基板鍵盤（見圖1所示）類似于壓鑄件，其鉆孔目的通常是增加鍵盤兩側散熱孔，通過特制的模具（見圖2所示）加以固定，最終使用鉆機、鉆頭鉆出所需散熱孔。

圖1 鋁基板鍵盤示意圖

圖2 鋁基板鍵盤加工模具及設備

1.2 鉆孔難點

鋁基板鉆頭常有粘屑、纏絲、斷刀等品質(zhì)問題，普通印制電路板板材多由玻纖布、樹脂和銅箔組成，鉆孔過程中產(chǎn)生較多的是細小的粉塵，而鋁基板是純鋁材質(zhì)，在鉆孔時產(chǎn)生的是金屬碎屑，與粉塵相比鋁屑難以被快速排出，而且容易粘在鉆尖部位影響定位，同時還會經(jīng)常遇到鉆頭螺旋槽纏絲影響排屑甚至斷刀的問題。

鋁基板鉆孔出口端毛刺問題，由于此類鍵盤鉆孔，加工夾具使用的固定擋條通常作業(yè)4～6 h才更換一次，而每趟鉆孔只有幾分鐘，導致二次鉆孔后出口端支撐越來越差，在鉆頭向下力的帶動下，結合鋁基材本身的延展性，出口端往往產(chǎn)生不同程度的毛刺問題，對后工序加工產(chǎn)生較大困擾。

2 改善思路

2.1 鉆頭設計

根據(jù)鋁基板特性，設計開發(fā)不同款鉆頭，驗證各自鉆孔綜合性能，初步篩選出適合鋁基板鉆孔的鉆頭設計。

2.2 涂層工藝

對選定的鉆頭，配合不同家涂層工藝，進一步驗證鉆頭+不同涂層組合，在鋁基板上的鉆孔綜合性能。

2.3 鉆孔參數(shù)

在確定鉆頭設計及涂層工藝后，進一步驗證鉆孔參數(shù)對毛刺的影響，以期找到鋁基板鉆孔毛刺最優(yōu)解決方案。

3 測試方案

（1）基于不同影響因子，設計相關產(chǎn)品，進行鉆頭開發(fā)測試，設計因子見圖3所示。

圖3 鉆頭相關設計因子

（2）對比同款鉆頭配合不同廠家涂層，鋁基板鉆孔綜合品質(zhì)；

（3）測試不同鉆孔參數(shù)，對應鋁基板鉆孔品質(zhì)。

4 測試結果

4.1 鉆頭設計驗證

選定0.40 mm直徑，針對不同設計鉆頭（未涂層，A、B……H、I），鋁基板鉆孔均存在明顯毛刺問題（如圖4所示），同時存在斷刀問題。其中H款樣品（鉆尖角130°、橫刃斜角45°、溝背比0.8∶1.0、傳統(tǒng)ST、B材質(zhì)）及小量測試無斷刀問題，其他設計均存在斷刀問題，如圖5所示，初步選定鉆頭H款設計。

圖4 鉆孔后毛刺

圖5 鉆頭(未涂層)鋁基板測試結果

4.2 涂層工藝驗證

確定相關鉆頭設計后，配合不同家涂層工藝，進一步驗證。進一步切片分析量化毛刺數(shù)值，無涂層（白刀）毛刺高度平均0.085 mm，涂層后毛刺高度平均0.008 mm（如圖6所示），不同涂層間也存在較大的差異，涂層方案初步可滿足品質(zhì)要求。H款鉆頭搭配不同款涂層后，相同條件下，均無斷刀不良，外觀來看鉆孔毛刺差異明顯（如圖7所示）。

圖6 毛刺切片分析

圖7 H款+不同涂層鉆孔后毛刺、鉆頭、鉆孔數(shù)、水準圖

4.3 鉆孔參數(shù)驗證

確定相關鉆頭設計及涂層工藝后，配合不同鉆孔參數(shù)，進一步驗證鉆孔后品質(zhì)差異。發(fā)現(xiàn)當轉速過低及落速過快時，都容易發(fā)生斷刀問題；另外高轉速也會帶來纏絲過多的問題。中等轉速及落速測試，鉆孔整體品質(zhì)較好，無斷刀及纏絲問題，見圖8、圖9所示。

圖8 鉆孔參數(shù)驗證

圖9 不同轉速時纏絲表現(xiàn)

5 小結

在分析鋁基板鍵盤鉆孔難點的基礎上，首先開發(fā)了適用的鉆頭，接著驗證不同涂層工藝對鋁基板毛刺的改善效果，最后進一步測試不同參數(shù)間的鉆孔品質(zhì)差異，從而最終解決鋁基板鍵盤鉆孔斷刀、纏絲及毛刺等品質(zhì)問題，相繼通過了多家客戶認證，實現(xiàn)量產(chǎn)交付。