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PCB電路板微小孔加工技術現狀及存在的問題分析

發布時間:2016-12-05 08:20:42 分類:企業新聞

概況
                     
    目前,制造業中微小孔加工鉆頭的直徑一般為φ100~φ300μm,刀具材料為超細晶粒硬質合金,WC粒徑大致在90~1000nm左右。過去由于硬質合金韌性不足,鉆頭加工可靠性較差,現在這些缺陷已基本消除,工具的抗折斷性能、剛性和耐磨性等均遠比高速鋼鉆頭優越。微型鉆頭主要用于印刷電路板、燃料噴嘴(內燃機)、化纖細絲噴嘴等的微小孔加工。被加工材料為GFRP、合金鋼、不銹鋼、特殊陶瓷等。

 趨勢
                     
    隨著移動電話功能的增多,印刷電路板線路分布日益向密集方向發展,電路板的微孔直徑也更加細小,加工難度進一步增大。內燃機燃料噴嘴的發展趨勢也大致如此。化纖絲噴嘴的噴出孔小直徑約10μm,噴嘴材料為不銹鋼,要求在不銹鋼上加工出數百至數千個噴出孔,加工難度極大。
                     
    高精度制作微型鉆頭的技術要求很高,直徑越小,制作越困難。目前,市場上可見到的硬質合金微型鉆頭中,經過研磨的麻花鉆小直徑為φ30μm,扁鉆為φ10μm。據報道,在研究室里采用電解磨削方式,可制作出φ5μm的極小直徑鉆頭。

工具材料
                     
    隨著鉆頭小直徑的微細化,要求工具的抗彎強度、剛性、刃尖鋒利度、硬度及斷裂韌性均應較高,因此,工具廠商不斷研究如何使硬質合金晶粒更加微細化,而且已取得可喜的成果。
 存在的問題
                     
    目前市場上銷售的φ100μm以下的微型鉆頭中,尺寸、形狀的偏差極不均勻。例如,對市場上φ20μm的31支鉆頭進行測試的結果,直徑的平均值為20.1μm,標準偏差1.5μm;芯厚平均值為6.3μm,標準偏差為1.7μm,偏差值明顯偏大。當然制造出這樣的鉆頭已經很不容易,但進一步縮小偏差值,仍是微孔加工需要解決的問題。

    超細晶粒硬質合金的機械性能

    WC粒徑:300nm;硬度:1902Hv;縱彈性模量E:570GPa

    WC粒徑:90nm;硬度:2361Hv;縱彈性模量E:600GPa
                     
    另外,在抑制加工孔出口處的毛刺方面,目前還沒有非常理想的方法,特別是內燃機燃料噴嘴,要除去微孔出口處的毛刺極其困難,制造商只能在鉆孔加工后,采用電解磨削方式,將孔出口處周圍的毛刺去掉,否則將嚴重影響噴射效果。

今后的課題

    (1)進一步細化WC晶粒,以提高微型鉆頭的剛性、硬度和韌性。
                     
    (2)采用ELID磨削等新技術,使鉆頭表面達到鏡面水平,從而使切削刃更加鋒利,切削阻力進一步減小,工具壽命大幅度延長。
                     
    (3)采用超聲波振動切削,提高加工效率。小孔加工,尤其是微孔加工,對鉆頭施以超聲波振動,可減小切削力,實現高速回轉,提高切削效率,并可取得排屑流暢和提高鉆入處孔精度的良好效果。目前的超聲波振動技術,尚不能很好滿足微孔加工要求,今后應開發新型聲波振動技術,并使之在微孔加工中得到廣泛應用。
                     
    (4)抑制毛刺的產生。孔出口處的毛刺和交叉孔加工的毛刺均極難去除,必須對鉆頭形狀加以更大改進和調整加工孔出口處的切削條件,才能有效抑制毛刺的產生。
                     
    (5)開發減小鉆頭振動的夾持系統。鉆頭安裝在機床主軸夾具上,應保證振擺精度在1μm以內。鉆頭直徑越小,剛性越低,振擺失控將大幅度縮短工具壽命。因此,必須開發減振性能良好的夾具,將其與微型鉆頭相配合,以提高微小孔加工的精度和延長工具壽命。

來源:PCB電路板微小孔加工技術現狀及存在的問題分析

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