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，全球的微細鉆頭（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)動下，微鉆鉆徑的結構發(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，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)換成焊接式結構，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度防止斷刀、脫焊，焊接強度同焊接截面積、焊材特性、焊劑量、焊接溫度、焊接時間、焊縫間隙息息相關。

圖1 微鉆成品外觀

圖2 微鉆整體結構形式

2 PCB微細槽鉆工藝變更前后差異研究

目前，PCB行業(yè)常用的微鉆按設計外觀不同分ST（Straight Type）型和UC（Undercut Type）型，PCB對孔壁品質(zhì)要求越來越高，當前以UC型微鉆為主流產(chǎn)品[3]，與ST型的設計差異（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大小平焊詳細工藝流程：平焊→定長、去皮→過渡臺→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 新工藝的微細槽鉆外觀變化

新工藝的微細槽鉆外觀變化（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，盡量避免砂輪同時加工不銹鋼與合金，導致砂輪磨損塊出現(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)品的評價指標

據(jù)微細槽鉆產(chǎn)品的適應PCB板材用途提出的品質(zhì)要求，變更可行評估評價指標：焊接強度，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微細槽鉆變更應用測試

3.1 測試規(guī)格、參數(shù)設置及測試條件

測試規(guī)格、參數(shù)設置及測試條件（見表1、表2）。

3.2 新工藝微細槽鉆應用測試

新工藝微細槽鉆應用測試（見表3）。

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

如表4上三個規(guī)格產(chǎn)品新舊工藝不同孔數(shù)的孔位精度CPK值相當，說明新工藝沒降低該微細槽鉆的使用性能。上述知識單單對比測試，選用的樣本量少，為降低應用測試判斷與否風險，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。實驗數(shù)據(jù)證明孔位精度CPK均大于1.67，孔粗遠小于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 新工藝微細槽鉆極限測試鉆孔

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

表5 極限測試條件

三個規(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PCB微細槽鉆新工藝變更后產(chǎn)品應用測試是可行的。

4 結語

本文研究的直徑?2.00 mm以下PCB微細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認證評價此次變更是可行的。希望變更思維及實驗對比測試方法能給相關工程技術人員有所借鑒意義。