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(jià)格便宜等特點(diǎn)，被越來(lái)越多的電子產(chǎn)品作為第一選擇，受到廣泛應(yīng)用。隨之而來(lái)的鋁基板相關(guān)鉆孔品質(zhì)也是必須面對(duì)和需要克服的難題，本文通過(guò)分析鋁基板（6063型）鉆孔生產(chǎn)難點(diǎn)，驗(yàn)證不同設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)、涂層及鉆孔參數(shù)，成功改善了相關(guān)斷刀、纏絲、毛刺等品質(zhì)問(wèn)題。

1 鋁基板鍵盤鉆孔工藝及難點(diǎn)

1.1 鉆孔工藝

不同于常規(guī)PCB產(chǎn)品，鋁基板鍵盤（見(jiàn)圖1所示）類似于壓鑄件，其鉆孔目的通常是增加鍵盤兩側(cè)散熱孔，通過(guò)特制的模具（見(jiàn)圖2所示）加以固定，最終使用鉆機(jī)、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(shè)備

1.2 鉆孔難點(diǎn)

鋁基板鉆頭常有粘屑、纏絲、斷刀等品質(zhì)問(wèn)題，普通印制電路板板材多由玻纖布、樹(shù)脂和銅箔組成，鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生較多的是細(xì)小的粉塵，而鋁基板是純鋁材質(zhì)，在鉆孔時(shí)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(shí)還會(huì)經(jīng)常遇到鉆頭螺旋槽纏絲影響排屑甚至斷刀的問(wèn)題。

鋁基板鉆孔出口端毛刺問(wèn)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(dǎo)致二次鉆孔后出口端支撐越來(lái)越差，在鉆頭向下力的帶動(dòng)下，結(jié)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(wèn)題，對(duì)后工序加工產(chǎn)生較大困擾。

2 改善思路

2.1 鉆頭設(shè)計(jì)

根據(jù)鋁基板特性，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)不同款鉆頭，驗(yàn)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(shè)計(jì)。

2.2 涂層工藝

對(duì)選定的鉆頭，配合不同家涂層工藝，進(jìn)一步驗(yàn)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(shè)計(jì)及涂層工藝后，進(jìn)一步驗(yàn)證鉆孔參數(shù)對(duì)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(cè)試方案

（1）基于不同影響因子，設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品，進(jìn)行鉆頭開(kāi)發(fā)測(cè)試，設(shè)計(jì)因子見(jiàn)圖3所示。

圖3 鉆頭相關(guān)設(shè)計(jì)因子

（2）對(duì)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(cè)試不同鉆孔參數(shù)，對(duì)應(yīng)鋁基板鉆孔品質(zhì)。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 鉆頭設(shè)計(jì)驗(yàn)證

選定0.40 mm直徑，針對(duì)不同設(shè)計(jì)鉆頭（未涂層，A、B……H、I），鋁基板鉆孔均存在明顯毛刺問(wèn)題（如圖4所示），同時(shí)存在斷刀問(wèn)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(cè)試無(wú)斷刀問(wèn)題，其他設(shè)計(jì)均存在斷刀問(wèn)題，如圖5所示，初步選定鉆頭H款設(shè)計(jì)。

圖4 鉆孔后毛刺

圖5 鉆頭(未涂層)鋁基板測(cè)試結(jié)果

4.2 涂層工藝驗(yàn)證

確定相關(guān)鉆頭設(shè)計(jì)后，配合不同家涂層工藝，進(jìn)一步驗(yàn)證。進(jìn)一步切片分析量化毛刺數(shù)值，無(wú)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(wú)斷刀不良，外觀來(lái)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(zhǔn)圖

4.3 鉆孔參數(shù)驗(yàn)證

確定相關(guān)鉆頭設(shè)計(jì)及涂層工藝后，配合不同鉆孔參數(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證鉆孔后品質(zhì)差異。發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)低及落速過(guò)快時(shí)，都容易發(fā)生斷刀問(wèn)題；另外高轉(zhuǎn)速也會(huì)帶來(lái)纏絲過(guò)多的問(wèn)題。中等轉(zhuǎn)速及落速測(cè)試，鉆孔整體品質(zhì)較好，無(wú)斷刀及纏絲問(wèn)題，見(jiàn)圖8、圖9所示。

圖8 鉆孔參數(shù)驗(yàn)證

圖9 不同轉(zhuǎn)速時(shí)纏絲表現(xiàn)

5 小結(jié)

在分析鋁基板鍵盤鉆孔難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，首先開(kāi)發(fā)了適用的鉆頭，接著驗(yàn)證不同涂層工藝對(duì)鋁基板毛刺的改善效果，最后進(jìn)一步測(cè)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(wèn)題，相繼通過(guò)了多家客戶認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。