微細(xì)鉆頭鉆削印刷電路板失效機(jī)制研究.pdf

1、印刷電路板(PCB，Printed Cirouit Board)是集成、組裝各種電子元器件的基板和關(guān)鍵互連件，幾乎出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備中。印刷電路板元器件孔或連通孔一般為微小孔，直徑小于1mm。PCB是由樹脂、玻璃纖維及銅箔等所構(gòu)成的難加工復(fù)合材料，材料各向異性明顯。PCB微孔鉆削過程中的鉆頭易折斷扭斷、鉆頭易磨損等微鉆失效問題嚴(yán)重的制約了企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
　　 本文以PCB微孔用鉆頭為研究對(duì)象，以普通FR-4板(

2、S1440)、高Tg FR-4板(S1170)和環(huán)保型FR-4板(S1155)作為加工材料，利用微小測(cè)力儀以及紅外測(cè)溫儀對(duì)鉆孔過程中產(chǎn)生的力及溫度進(jìn)行了記錄，分析了加工工藝參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和退刀速度)、板材對(duì)切削力和切削溫度的影響關(guān)系，對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，分析了微鉆磨損對(duì)切削力和切削溫度的影響；針對(duì)微鉆磨損中可能出現(xiàn)的狀況，模擬研究了微鉆的磨損過程，并找出了樹脂與微鉆出現(xiàn)粘附時(shí)的溫度，模擬了樹脂、玻璃纖維布以及銅箔與微鉆可能發(fā)

3、生的腐蝕反應(yīng)，并對(duì)磨損的結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 (1)PCB微孔用鉆頭的失效評(píng)價(jià)主要包括：鉆削力的大小、鉆削溫度的大小和鉆頭磨損。
　　 (2)微鉆對(duì)印刷電路板進(jìn)行鉆削的過程中，軸向力的基本特征與印刷電路板的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。軸向力在鉆削時(shí)出現(xiàn)周期性的峰值；當(dāng)進(jìn)給速度與直徑增大時(shí)，軸向力會(huì)增大；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速增高時(shí)，軸向力會(huì)降低；研究發(fā)現(xiàn)鉆頭直徑對(duì)軸向力的影響最大，而主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度對(duì)軸向力的影響基本相等。
　　

4、鉆削溫度隨著主軸轉(zhuǎn)速、鉆頭直徑增加而增加，隨進(jìn)給速度的增加而降低，隨退刀速度的變化在一定范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)；鉆頭直徑對(duì)切削溫度影響最大，其次是板材，而其他的因素對(duì)切削溫度的影響較小，退刀速度對(duì)切削溫度基本上不產(chǎn)生影響。
　　 (3)通過模擬在一定溫度下樹脂與微鉆的接觸發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到樹脂軟化點(diǎn)(一般為80℃-100℃)即會(huì)與微鉆發(fā)生粘附，并且溫度愈高粘附愈嚴(yán)重；通過模擬在一定環(huán)境下樹脂、銅箔、玻璃纖維布與微鉆間的腐蝕發(fā)現(xiàn)，在所能觀察

5、到的溫度(140℃以下)它們之間不發(fā)生任何腐蝕反應(yīng)，為此我們可以認(rèn)為微鉆失效不存在腐蝕磨損；通過模擬微鉆的磨損，發(fā)現(xiàn)印刷電路板與硬質(zhì)合金之間組成的摩擦副之間的摩擦溫度會(huì)隨著線速度的增加而出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，摩擦溫度會(huì)隨著載荷的增加而增加；摩擦系數(shù)會(huì)隨著載荷的增加而增加的；但是當(dāng)摩擦?xí)r間增加時(shí)，摩擦系數(shù)基本上不發(fā)生變化。
　　 (4)微鉆的磨損會(huì)直接影響鉆削力的大小，當(dāng)微鉆磨損量增大時(shí)，鉆削力會(huì)相應(yīng)增加；但是對(duì)鉆削溫度的影響不