刀具几何外观缺陷（外弧）对钻孔质量影响验证

王忠辉（大连崇达电路有限公司，辽宁 大连 116600）

刀具几何外观缺陷（外弧）对钻孔质量影响验证

王忠辉
（大连崇达电路有限公司，辽宁 大连 116600）

PCB作为重要的电子部件，其钻孔质量的优劣直接关系到产品性能的稳定程度，钻孔质量在电气连接特性及使用可靠性方面起着至关重要的作用。

现结合金属切削理论基础，从孔位精度、孔壁质量、刀具磨损等方面，对钻头几何外观缺陷（弧形）对产品质量的影响进行剖析。

1 理论分析

如图1所示，钻削过程即前刀面对材料的挤压变形过程，这个过程受刀具磨损度影响很大，刀具磨损度直接影响钻削热、钻削力及机械振动大小，并影响到孔位精度、孔壁粗糙度、刀具耐用度、断刀率的状态！

图1

在刀具主切削刃“弧形”状态下，刀尖应力变得更集中，刃口的疲劳、屈服强度都会变差，再加上刀具硬质合金的材质（HRB≥90）更容易提前发生崩刃、缺口现象，图2所示。刀具一旦发生崩刃缺口现象，磨损带会急剧扩大，继续使用会使孔壁、孔位状态急剧恶化，理论上分析这种现象在有填料颗粒的板材中应更为突出。

图2

2 验证过程

2.1 试验板材

表1 钻头几何缺陷对产品质量影响实验板情况

图3

2.2 试验方案

表2 钻头几何缺陷对产品质量影响的实验方案

2.3 检测项目

表3 钻头几何缺陷对产品质量影响实验检测项目

2.4 试验结果

2.4.1 孔位状态检测结果评估

检测工具：HA-1AME孔位分析仪

检测方法：使用下灯全数检测，累计12P，54000孔/P

检测标准：AVE+3SD≤50 μm，Cpk≥1.33

检测结果：下图所示

检测结论：按平均值统计实验刀具略差，二者相差13%左右！

图4 实验孔位精度分析图(按AVE+3SD)

图5 实验孔位精度分析图(按Cpk大小)

2.4.2 孔壁状态检测结果评估

检测工具：X200金相显微镜

检测方法：电镀后制切片纵剖半孔，然后用X100～X500金相显微镜观察，累计216个切片。

检测标准：最大孔壁粗糙度≤25 μm

检测结果：图6所示

检测结论：按平均值统计实验刀具略差，二者相差5.87%左右！实验刀具孔壁效果例示图7、图8。

图6 实验孔壁状态分析

图7 上层板孔壁状态例(左X100，右X500）

图8 下层板孔壁状态例(左X100，右X500）

2.4.3 刀具磨损检测结果评估

检测方法：钻孔后使用X80倍放大镜全数检测，数量累计200支，实验、正常各100支。

检测标准：磨损均匀，无明显崩刃、缺口，加工过程中无异常断刀现象。

检测结论：二者均有不同程度的磨损，例如图9所示。比较来看实验刀具在磨损程度、缺口方面所占比例明显大于正常刀具。正常刀具不良率约2%；实验刀具不良率约20%。

图9

3 验证结果

实验刀具与正常刀具无十分明显区别，相对比较而言实验刀具在孔位精度、孔壁状态、刀具磨损方面表现略差，其主要原因是本次实验所用的板材为普通双面板，不仅没有填料，而且铜层又较薄，因此受刀具的影响没有十分明显的体现出来，但是从实验结果来看，刀具几何外观对产品质量的影响还是很明显的！

从实验结果来看，实验刀具对产品质量确实有一定影响的，因此要求供应商严格管控刀具的各种几何缺陷，如弧形、间隙、重叠、大头、小头等是很有必要的（我们的管控手段是用X80放大镜检查结果为不可见）。

王忠辉，机加工主管，从事线路板工艺技术管理工作，主要负责开料、层压、钻孔、成型等工序的工艺技术管理、及新产品的技术开发工作。

Introduction to drilling tool geometry appearance defect (outer arc) affect drilling quality

WANG Zhong-hui