李聲文 譚年明 溫 滄

（深圳市星河電路股份有限公司 ，廣東 深圳 518104）

1 問題提出

隨著國家新能源戰(zhàn)略需要,國內電源適配行業(yè)應用的印制電路板（PCB）設計趨于高厚銅、高散熱性及裝配工件高可靠性,此類PCB以矩形金屬化槽孔設計以增強防震及抗疲勞功能。

方形槽孔的加工工藝,多數PCB生產廠商均以一次鉆孔后再銑槽的方式實現(xiàn)。而使用數控鉆機直接加工方形槽孔的形式具有能與常規(guī)圓孔一并加工,減少流程的優(yōu)勢,但生產過程不加以管控,則會出現(xiàn)方槽變形、槽邊鋸齒或毛刺等現(xiàn)象,金屬化后已無法修理,如圖1所示,影響下游裝配導致客戶投訴或拒收。

圖1 槽孔毛刺、變形圖

2 問題分析

2.1 基礎原理

正常的PCB鉆頭為長圓柱體,有螺旋狀排屑槽,加工孔僅為獨立圓孔或由連續(xù)圓孔緊密排列組成兩頭為半圓狀的槽孔,無法直接加工成直角方形槽。常規(guī)做法即增加輔助孔進行修整,鉆去方槽R角（見圖2陰影部分所示）,使之接近方形。

圖2 方槽孔示意圖

2.2 方槽毛刺、鋸齒、變形分析

（1）方形槽孔的加工方式為先將常規(guī)槽孔鉆出,再鉆位于槽孔四個角多余的殘留。這時鉆頭會因受力不均發(fā)生偏擺,偏擺導致方槽殘留部分無法徹底去除,如圖3所示。

圖3 形成毛刺、鋸齒示意圖

（2）改變方形槽孔的加工順序,先將方槽四角鉆出,再鉆常規(guī)槽孔。但在鉆常規(guī)槽孔時,鉆頭依然有懸空發(fā)生滑移現(xiàn)象,槽孔變形嚴重問題,見圖4所示。

圖4 形成槽孔變形示意圖

3 實驗

3.1 實驗設備

東臺數控鉆孔機、二次元檢測機、鉆頭等。

3.2 試驗材料

墊板鋁片、不同加工順序CAM（計算機輔助制造）資料、不同輔助孔規(guī)格資料、測試板等。

3.3 實驗方案

根據前面的問題分析得出方形槽孔的加工難點主要是鉆孔過程刀具受力不均導致滑移。對此我們設計三個實驗方案進行驗證優(yōu)化,具體見表1所示。

表1 實驗方案表

4 實驗結果對比

4.1 鉆孔加工順序

選取1.00 mm×2.00 mm方形槽孔,設計清角孔為0.5 mm,將清角孔孔壁與方形槽直角邊對齊（如圖5）,調整鉆孔程序改變清角孔與常規(guī)槽孔的加工先后順序分別設計40組數據進行分析。根據鉆孔±0.075 mm公差標準及10倍鏡放大后目視檢驗,對比結果得出先鉆清角孔＋后鉆常規(guī)槽孔的加工順序在生產方形槽孔外觀上有優(yōu)勢,尺寸有超差（如圖5所示）。

圖5 鉆孔加工順序示意圖

4.2 清角孔規(guī)格設計

選取0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm不同規(guī)格鉆頭制作清角孔,加工順序按先鉆清角孔后鉆常規(guī)槽孔的方式進行對比試驗。從試驗結果來看,清角孔規(guī)格設計越小所生產的方形槽孔直角邊垂直度越高,即方形槽R角越清晰,具體見圖6所示 。

圖6 不同規(guī)格清角孔試驗效果圖

4.3 加入輔助孔設計

設計方形槽規(guī)格1.00 mm×2.00 mm,清角孔d＝（槽寬W－0.2）/2設計,加入的輔助孔孔壁與直角邊凸出的山相切（圖7a箭頭位置所示）,加工順序在常規(guī)槽孔之后,從結果可以看出加入的輔助孔對方形槽直角邊有修整作用（如圖7b所示）。

圖7 不同加工方式對比結果圖

5 總結

通過以上試驗,可以得到以下幾點改善方形槽孔、槽邊鋸齒或毛刺等問題：

（1）使用鉆床加工方形槽孔,為保證方槽R角垂直,鉆孔順序為：鉆清角孔→鉆常規(guī)槽孔→鉆輔助孔去毛刺。

（2）鉆孔CAM資料中的清角鉆徑設計,參考公式為d＝（槽寬W－0.2）/2,孔間距較近；加入輔助去毛刺孔徑選擇范圍較廣,趨于越大越好,孔與方形槽直角邊相切,加工順序在常規(guī)槽孔之后。

（3）使用鉆床加工方形槽可實現(xiàn)規(guī)格,0.7≤槽寬≤2.5 mm,主要需考量客戶需求標準及PCB工廠的鉆銑加工能力及產能配置。