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钻针与钻孔技术0531

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-06 01:07
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-

2021年2月6日发(作者:潜力)


鑽針與鑽孔技術



一、鑽針的種類



鑽針的種類大致分為


MD


型、


ST


型、


UC


型、


SX

型、


ID


型,所謂


MD

< p>
型它是極小徑,無刃帶


式也就是溝背部沒有內縮腹地,沒有間隙部位在鑽孔 的過程中溝背部整個面會與孔壁磨擦接


觸。早期


MD

< p>
型的鑽針是從


0.3mm


以下尺寸全部為


MD


型,原因是早期的造針技術及設備比


較沒有 那麼好,再則早期也沒有鑽那麼小的孔徑,即使有品質也沒有那麼講究,因而早期


0.3 mm


以下的鑽針好比是當樣品,通常只有看的份。


< p>
往後科技發展迅速基板的要求輕薄短小,線路的密度更密,孔環變小,鑽孔的孔徑也隨著縮


小,小徑化逐年縮小,它不再只是試鑽樣板而以,而是一種大量產化,同時也是開始要求起


孔內壁品質



孔位精度等等

< br>。


為了因應這種高品質的需求



所以目前的


MD


型鑽針是從


0.15m m


以下



0.15~0.25mm


都改為


ST


型鑽針及


UC


型鑽針


TYPE



UC


型講求的是孔內壁品質及釘頭。




1



MD< /p>


型鑽針通常分為


118


度及


130


度,螺旋角度有


26


度及


30


度,鑽徑從


0.05~0.2 5mm



刃長從


1.5mm~4mm< /p>






二階段式的鑽頭把柄



無刃帶


MD


型鑽針在鑽孔時磨擦阻力較大,


smear


較易產生,孔壁較粗。









2



ST< /p>


型的鑽針為目前一般最常用的鑽頭,適用於含有紙材的線路板及環氧紙苯酚醛、

< p>
BT



FR-4



CEM-3


、聚亞醯胺板、複線板鐵氟龍、軟板及多層線路板等等。< /p>



目前市面上販賣最普遍的


ST


型鑽頭型號是


ST30


,所謂

< br>ST30


是表示它的螺旋角


30


度,適用


於注重高效率,另外尚有一些如


ST35



ST40


它是屬於高螺旋注重是高排屑性,例如紙 基材


系基板,它的


Tg


溫度較低不適合 高轉速鑽孔或是疊板厚度較厚需要排屑性較強,則可考慮使



S T35



ST


40


ST


型是採


Back


Taper


後傾錐形之尾頸部直徑要比鑽尖角處直徑小

< br>10~25um


以減少磨擦。



溝背部位有击出一條刃帶


,


從刃帶處 到尾頸部刃帶的寬度越大與基板的孔接觸面便會越大,


會產生磨擦熱,這便是造成


smear


的原因,如果刃帶寬度太小


(



)


,對刃帶的磨損會快速損耗

< p>
產生針徑不足或逆錐現象,而這也是


smear


產 生的原因,尤其是鑽孔數如果增加的話,鑽頭


形成逆錐孔小會特別快。

< br>


ST


型鑽針鑽徑從


0.15~ 3.175mm




鑽尖角一般都為< /p>


130


度,特殊型有


118


度、


140


度、


150


度。



螺旋角一般常用的為


30


度,特殊有


35


度、


37


度、


40


度。



刃長依針徑不同而有所不同或依廠家客戶要求等等不同。



鑽徑



0.15mm~0.25mm


0.3mm~0.45mm


0.5mm~0.9mm


0.95mm~1.25mm


1.3mm~3.175mm


刃長



2.5mm~4.0mm


5.0mm~7.0mm


7.0mm~9.0mm


8.0mm~10.5mm


10mm~12mm






2



3


、< /p>


UC


型鑽頭的優點在於從鑽尖頸部以下的直徑比頸部以上的直徑小 ,所以在切削過程中,


整個鑽頭與基板孔壁的接觸面積減少,減少磨擦生熱,以防止環氧 污斑


smear


及孔壁粗糙,


因此特別 適合多層板及要求孔內壁高品質的基板。



UC


型鑽針一般常用的是


UC30


,所謂

< br>UC30


是表示它的螺旋


30


度 ,注重高效率,另外有


UC30



UC 40


則是強調它有高排屑性,排屑性佳,注重高孔內壁品質,減少堵孔及孔內殘屑毛孔< /p>


的情形,尚有一種


UV


型,它強調的是高 強度高孔位精度,但它不適合深孔加工,除非採用


分段加工方式。



UC


型鑽針它的優點可防止


sme ar


、粗糙、釘頭,


UC


頭長度的設定 要考慮到


smear


的發生以及


再研磨 後的磨損,它的長度是不能太長也不能太短,研磨後要注意


UC


頭是否被磨掉了,沒



UC


頭時鑽徑會 變小,針徑會不足。



UC


型鑽針鑽徑 從


0.15~0.6mm




鑽尖角一般都為


130


度,而鑽軟板特殊用途< /p>


118


度。



螺 旋角一般為


30


度、


35


度兩種特殊用


24


度或


40


度。



刃長依針徑改變,一般為:



鑽徑



0.15mm


0.2mm


0.25mm


0.3mm~0.35mm


0.4mm~0.55mm


0.6mm~1.6mm


刃長



2.5mm~3.0mm


3.0mm~3.5mm


3.5mm~4mm


4.8mm~6.5mm



5mm


最普遍



5mm~7mm






7mm


最 普遍



8mm~10mm





8mm


最 普遍









3 < /p>


4



SX


24< /p>


是高精密度長孔


(


槽孔、雙連孔、方孔< /p>


)SLOT


加工鑽針。



SX24


是屬於槽孔的專用鑽針,鑽針的特性是高強度不易斷針彎曲。可以做鑽 針直徑約


2


倍長


的橢圓孔及長孔加工。 切削條件根據加工時程度難易也有不同進刀量調整,但進刀時太慢則


會造成精度下降易產 生磨耗,加工精度也會降低,正確方法是將進刀速做較高目標的設定,


依實際加工狀態孔 的形狀,鑽針承受程度而定,不當的加工條件將造成鑽針的折損或鑽針外


徑的磨損造成針 徑不足逆錐及鑽刃刃角的磨損,導致切削時不銳利,產生擠壓、釘頭、銅箔


切不斷毛絲的 現象。



SX


型槽孔專用針特性



1




W


EB


中心厚度比一般


UC

< br>、


ST


型的厚。



2





旋角為


24


度比一般


UC



ST


型小。

< br>


3




W


EB TAPER


比一般

< p>
UC



ST


型的大。



4





巾比比一般


UC


、< /p>


ST


型的小。



5





尖角比一般


UC



ST


型的大帄。



以上五種幾何圖形的 不同其主要目的是為了增加鑽針的肉身加厚,強度增強,才能承受因鑽


孔時的受力不帄均 的偏擺彎曲造成亂偏或斷針



但是強度是增強了



可是容屑體積卻變小了,


排屑能力減弱了,若是使用


SX


型專用針來鑽一般的圓孔,會產生嚴重的孔壁粗糙及毛孔、


SMEAR


等等問題,所絕對要避免以上的情形。



SX


型槽孔專用鑽針


< /p>


鑽尖角為


150




螺旋角為


24


< br>


鑽針徑


0.5~1.7mm


鑽針溝長有


4.7mm



6.7mm< /p>



8.7mm


等三種。

< br>


SX


型槽孔專用鑽針除了


UC


型有


UC


頭外,另外尚有


ST


型的無


UC


頭。








4


5< /p>



ID


型鑽針:只要鑽刃部的針徑大於把 柄


3.175mm


的鑽針都稱為


ID< /p>


型鑽針。



ID


型鑽針目從切削刃面來分有標準型、鑽心削薄型及鑽心削薄自動斷屑型三種。



為何徑粗就容易發生切削纏繞捲屑?原因是鑽頭的直徑變粗,切屑也會變長,當鋁板、銅箔


層的長度超過一定長度就會產生纏繞捲屑的現象。處理這捲屑的方法有三種:

< br>


1





加進刀量使切削屑變厚變片狀減少纏繞捲屑。



2





變鑽尖角度使鑽尖角度變大一些,因鑽尖角大也可使屑成片狀易於排出,但若鑽徑太大


切削刃唇長一樣會產生捲屑。



3





用刃唇落差來達到自動斷屑功能,這是我們在七年前設計的,因鑽心部削薄、切削抵抗


大幅減輕,對於鑽入樣的瞬間效果很好。



I D


型鑽針


3.2~3.95mm


採中心 削薄,


4.0~6.5mm


採中心削薄兼自動斷屑功能。














5


蓋板



上蓋板的使用目的:



1





護板面,防止壓力腳襯對板面的損傷、刮痕等等。



2





定鑽針減少鑽針的偏移,有套桶的作用以提高鑽孔的孔位精度。



3





止基板發生上毛頭。



4





孔時協助鑽針散發熱量。



5





孔時協助清掃鑽針溝槽作用。




上蓋板應有之特性:



1





削容易,上層表面不宜硬產生鑽入不易而偏滑。



2





有堅帄的表面,不宜有折痕、凹陷或击塊等等缺點。



3





質於高溫下不軟化或溶化、污染孔壁。



4





屑要軟不刮傷孔壁。



5





濕性低,不易變形。要帄整不可有波浪及捲曲的情形。




上蓋板的種類:



1





般純鋁板:板厚分為


0.2mm



0.15mm



0.12mm

< br>、


0.1mm






0.2mm


厚的比較堅挺,對於壓力腳襯


10mm


及中大鑽徑以一般的加 工條件下是比較不


會產生上毛頭。但其切削屑較長。





0.15mm

厚的適合機台有


QIC


功能,小孔徑多的基板,例如鑽徑< /p>


0.2~0.6mm


,由於板厚


較薄,切 削屑會比較短,小鑽徑比較不會因鋁屑過長堵在溝槽中產生堵死斷針的現


象,同時對刃面 的損耗也會比較少。但其缺點是大尺寸鑽徑比較會有毛邊,所以使用


0.15mm


鋁板時應注意大尺寸鑽徑的銳利及退刀速度。





0.12mm


0.1mm


厚的適用於鑽徑


0. 2mm


以下的鑽徑,板厚愈薄切削屑愈短排出較容


易,損耗及堵 死的降至最低。




鋁板的優點為其散熱性好。



鋁板的缺 點為其耐熱性不好,加工熱高時會產生酸化的鋁,在鑽尖部附著成一硬塊,


影響孔位精度 。














6



2





硬鋁合金板



板厚


0.15mm


依其功能再分兩種形式:

< br>


A





調防止毛頭產生的使用種。





0.05mm


軟鋁





0.1mm


硬鋁



0.15mm



B





調孔位精度的使用這種。



0.075


mm


軟鋁






0.15mm








0.075mm


硬鋁



之前在日本有許多廠家有使用這種鍍層合金蓋板。




3





醛樹脂板俗稱電木板,板厚


1.5mm< /p>



0.8mm



0.4mm



0.2mm


,一般鑽軟板 的通常會使用


板厚


1.5mm



0.8mm


來當蓋板,


其優點是堅挺,加工硬帄可以防止毛頭的產生及可整帄


軟板作用。

< br>0.4mm



0.2mm


也有使 用在鑽


RCC


背膠銅箔的夾層板及上蓋板,一般


PCB



板也可以使用,其排屑性好、毛頭少,缺點是 硬帄滑的表面鑽針比較會偏滑,孔位精度稍


差一些。



4





苯酚板,板厚


0.8mm



0.4mm


,其功用及特性與酚醛樹脂不同處是比較沒有那麼硬,切

< p>
削性較好、偏滑性較少,曾使用在鑽增層壓膜法


(ABF)


的基板小鑽徑。



5





箔紙板


(LCOA)


,這是上下使用兩張約


50um


厚的鋁箔與心材紙環氧樹脂當接著劑壓合而

< p>
成,由於心材紙脂較軟,當鑽針剌下時會下縮,以利鑽針中心垂直定位。



0.05


鋁箔









0.3~0.33mm 0.05


鋁箔



缺點鑽中大尺寸鑽徑時蓋板表面有許多鋁絲,鑽孔序順必須由小至大的鑽,不能由大而小

的鑽,否則易發生孔偏及斷針。由於鋁箔厚只有


0.05mm


所以鑽小徑時切削屑短,比較不


斷針堵死的問題少,適合使用鑽


0.35mm


以下鑽徑用。







7



6





膠板,板厚


0.1mm

< br>適用於鑽


0.1mm


以下,大鑽徑不適合,仍研究。



7





膜:它與


LE


系列不 同的是其樹脂不同,它不會產生熔化附著在鑽針上,其樹脂的硬化


程度與


Tg


溫度都比


LE


系高。



0.05mm


的塑膠





0.15mm








0.1mm


鋁板




8





種也較適合使用在鑽極小徑上。



0.03mm







0.1mm









0.07


鋁箔




9




L


E


系列,分為


L E300



LE400



LE500



LE600






LE3 00


總厚


0.3mm


,鋁箔厚


0.1mm


,水溶性樹脂


0.2mm

< p>





0.1mm


鋁箔






0.3mm


0.2mm


樹脂






LE4 00


總厚


0.22mm


,鋁箔厚


0.1mm


,水溶性樹脂


0.12mm





< p>
LE500


總厚


0.15mm

,鋁箔厚


0.1mm


,水溶性樹脂


0.05mm






LE600


總厚


0.13mm


,鋁箔厚


0.1m m


,水溶性樹脂


0.03mm




水溶性樹脂層愈厚其附著於鑽針上的情形會愈嚴重,在過去經驗中樹 脂層厚的孔位精度


有較好的傾向,但斷針率偏高。















8


蓋板的種類對孔壁粗糙度的影響,鋁蓋板厚愈厚對於小鑽徑 來說愈不利,鋁板愈厚其切削屑


愈多愈長,很容易堵在鑽針的溝槽內,影響排屑功能,若 停留於孔內也容易刮傷孔壁,所以


鑽愈小徑所使用的蓋鋁板愈薄愈好。

< br>


以下是使用鋁蓋板


0.15mm


厚與


LE300


測試結果,


LE30 0


它的鋁厚度是


0.1mm


,而水溶性 樹脂


0.2mm


,合計總厚


0.3mm


,從這個測試結果可以看出,


LE300


的孔壁粗糙度會比較好。





孔壁粗糙度跟鑽針鑽入墊板的深度也有關係,鑽入的深度愈深,對鑽針的磨耗會愈嚴重及快< /p>


速,再來是鑽入的深愈深所產生的屑也會愈多,排出性困難,在孔內磨擦,再則鑽入的深度


愈深,其無效刃長的排屑空間會愈小,或是溝長不夠無法排屑等問題發生。



一般理想的下鑽深度是刃唇高加上


0.15~0. 25mm


,鑽針小取值也要小。防了發生未貫穿或鑽太


深,除了 在


DN


值,


OFFSET


值的設定外,鑽針的上環深度也要控管,機台


Z


軸高 度確認更不


容忽視。



高轉速



高進刀量有抑制切削發生捲付的作用



但過高的進刀量卻容易發生鑽針斷針的問題。













9


6





板的種類及厚度對捲屑及孔位的影響。




樹脂層較厚發生捲屑的情形會較嚴重。



如果依孔位精度的角度來看,樹脂層較厚的其孔位精度比較好。



下墊板的鑽入深度太深也比較會捲付,鑽愈深粉屑量愈多排出困難,積熱墊板屑軟化溶著 於


鑽頭上,無性循環。所以適當的下鑽深度很重要,必須管控。對於排屑不良的捲付可以 採用


分段加工來克服也會有效果。



樹 脂層使用薄一點捲屑情形也會比較少。蓋板愈厚其切削屑愈長也就愈容易產生捲屑,目前


對鑽小孔有使用


0.1mm


鋁箔加硬化樹脂或紙系的覆膜來處理 。





10


墊板



下墊板的使用是為了抑制下毛頭 的發生及讓鑽針能充分的把


PCB


板貫穿,目前較常使用的下< /p>


墊板有


1.5mm~2.6mm


的厚度, 酚醛樹脂


(


俗稱的電木板


)

< p>
,紙系壓合板、鋁合金的複合板,依


材質來說,以比較軟質的酚醛樹脂板較 理想,太硬的下墊板容易導致鑽針刃部龜裂缺口,產


生鋸齒狀,異常磨耗等,排屑不良小 孔徑易生堵孔。鋁合金的複合板帄整度好並不傷鑽頭,


但價格略貴。使用下墊板最須注意 它的帄整性,彎曲的下墊板易導致未貫穿及鑽入太深而異


常耗鑽頭造成排屑不良燒焦現象 。



如圖


(



)


所示:




下墊板


(


電木板酚醛樹脂


)


材質硬度不同造成鑽針刀刃磨耗的差異太硬的墊板會造成如下圖的


鋸齒狀崩裂。



墊板應有的特性質:



1





削容易。



2





面硬而帄。



3





料要在


500


℉溫度下不產生黏性或釋出化 學物質污染孔壁或鑽針。



4





屑要軟不會刮傷孔壁。由下面這圖可以看出鑽孔時鑽針在墊板中停留時間是相當久

< p>
(dwell time)


而且這時溫度也是最高點,產生碎屑更會通過全 部的孔程。



因此對於上述


4


點的要求永遠超過上蓋板,尤其


3


< p>
4


最為嚴格,並且須控制好下限深度,


穿入越深磨 擦熱越高,粉屑量也越多,可不能忽視。







11

-


-


-


-


-


-


-


-



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