云顶集团公司PCB钻孔钻头缠丝问题分析改善

　　云顶集团公司PCB钻孔钻头缠丝问题分析改善则是板边毛刺等问题。 PTFE 板材钻头缠丝问题，更准确来说是“缠胶”，因为缠在钻头上的丝的成分主要为 PTFE 基材，而不是铝丝或者铜丝。而其改善思路，与小钻缠铝丝的改善思路基本相同，主要也是 从加工参数（适当增大切削量）、钻头结构（采用较小螺旋角设计）上来进行调整和改善， 实践中效果也是良好的。 需要注意的是，PTFE 板材生产厂家比较多， PTFE 板材的品牌众多，板材类型也是纷繁复 杂，每种板材的配方差异较大；有纯 PTFE 的，有添加无机填料以增加耐磨及力学性能的 PTFE，还有 PTFE 与环氧树脂玻纤板材混压的板料等等，凡此种种，导致 PTFE 板材在机加 工中困难重重。针对不同的 PTFE 板材需要制定出不同的加工参数，才能满足品质的要求。 当然，PTFE 的钻孔加工还需要材料商、PCB 生产厂家、刀具生产厂家进行更为紧密的联系 和合作，继续不断深入的探讨研究，才能找出更为有效且经济的解决方案。

　　聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，简写 PTFE），具有耐高温，耐腐蚀、不粘、自 润滑、优良的介电性能等。由于其优秀的电气性能， 广泛应用于雷达云顶集团、高频通讯器材、无 线电器材等 PCB 中。PTFE 材料由于其材料特性，在 PCB 钻铣工艺中存在诸多问题：钻孔 比较常见的有钻头缠丝、孔壁毛刺、孔铜断裂、孔环分离（ICD）等， 成型中比较普遍的

　　据钻头尺寸来分，可以分为小尺寸钻头（大致在直径 0.4mm 以下）的缠丝与中大尺寸 钻 头（直径 2.0~6.5mm）缠丝，而钻头直径在 0.45~2.0mm 区间时，一般较少发生缠丝问 题。 根据缠丝物质来源区分的话，有来源于线路板基材的树脂胶丝、铜丝，有来源于铝片盖板的 铝丝，实际中的缠丝也可能是两种以上的混合物（其中某一种成分比例更高，如果不仔细观 察的话就会误以为是一种类型）。 根据所加工板材类型来分，又可分为 FR4 材料多层板缠丝、柔性板缠丝、PTFE（聚四氟乙 烯）板缠丝等等，其中 PTFE 材料由于其物理特性，在加工中缠丝的概率极高，让厂家十分 头痛。除了上述常见的钻头缠丝意外，还有一个比较特殊的场合，即背钻加工中的钻头缠丝。 由于背钻加工与常规钻孔相比，其主要的切削对象为铜，因此极容易产生缠丝，从而导致背

　　从图 4 可以看出，与常规大钻刀面相比，断屑刀在切削刃口上增加了两个子槽，称为 断屑槽。断屑槽具有断屑功能，从而改善大钻的缠丝。除 了改善缠丝性能，断屑刀 对大孔的孔粗也具有一定的改善效果。 4.2 中钻（直径 2.0~3.175mm区间）缠丝 相比于大钻的缠丝，中钻缠丝发生的几率要低很多，在个别板材尤其是内层铜较厚、 较 多 的 板 材 上 ，容 易 发 生 缠 丝 。而 其 改 善 起 来 也 容 易 一 些 。钻 头 的 顶 角 对 切 削 形 态 具 有一定的决定作用：顶角大，切削成粒状，比较容易排出；顶角小，切削成丝状，则 容易缠丝。直径 2.0~3.175mm 区间规格中钻，常规设计顶角为 130 度。为了改善 缠丝，制作了顶角为 165 度的样品，测试后发现对缠丝改善效果非常明显。

　　5.2 背钻常见问题 背钻工艺要求比较高，加工难度大，而且一般需要背钻加工的板价值较高，一旦报废对于 PCB 厂家来说损失很大。背钻常见的问题有缠丝、堵孔、偏孔、深度超差等。而其中背钻 缠丝问题最为常见，也最头痛。 背钻缠丝具有以下几个危害： 一是背钻缠丝堆积较多的时候，会对板面孔口形成挤压，造成孔口损失；

　　5.5.2 现场了解其加工条件如下: 板材：台耀 TU883，板厚 3.0mm，板层数为 22 层。背钻深度：2.4mm。刀具：某品牌普 通 UC 钻头云顶集团，规格：0.4~7.0。设备：德国 SHMOLL，型号：X6-200。 加工参数：S95kr/min、F10mm/s~U360mm/s、H500。盖板：某品牌专用背钻铝片。 5.5.3 原因分析与改善 如前所述，从两个方向去改善：一是钻孔切削量优化，二是采用专用背钻刀具。具体见表 3。

　　二 是 背 钻 缠 丝 一 般 为 铜 丝 居 多 ，个 别 铜 丝 垂 落 下 来 接 触 导 电 层 会 导 致 设 备 提 前 计 算 背 钻深度，从而导致背钻深度异常； 三 是 背 钻 缠 丝 过 多 ，会 影 响 排 屑 ，导 致 背 钻 孔 堵 孔 ；四 是 因 为 没 有 好 办 法 解 决 背 钻 缠 丝 ， 只能 靠 员 工 用 手 去 除 钻 刀 上 的 缠 丝 ， 既浪 费 员 工 的 时 间 、精 力 ，又 降 低 了 生 产 效 率。 5.3 背钻缠丝的原因 背钻所切削的对象主要为孔壁铜。而铜作为 一种延展性很好的金属，钻孔加工形成的切屑 为丝状，不易切断，容易形成缠丝包住钻头大沟槽根部。 另外背钻作为一种高难度工艺，为了确保品质的完好，大部分厂家在加工时均采取比较低的 进给。前面已经谈到，低的进给、低的切削量会比较容易形成缠丝。 5.4 背钻缠丝的解决 目前最有效的解决背钻缠丝的措施主要有两个： 一是采用专用背钻刀； 二是在背钻参数上进行优化，尽量采用稍大的切削量，在背钻深度较深（背钻深度大于 2mm） 时，甚至采用分步钻孔的办法，在工艺实践中往往起到很好的效果。 5.5背钻缠丝改善案例 5.5.1 问题描述 背钻加工中存在缠丝严重问题.如图 6

　　小 结 ： 从试 验 结 果 可 以 看 出 ， 随着 切 削 量 的 增 加 ， 钻头 缠 丝 的 比 率 迅 速 下 降 ， 因此 我 们可以得出，切削量的大小，对钻头缠丝有着显著的影响（见图 2）。

　　5.1 背钻工艺概述 PCB 板上的镀铜孔起到了层间电路连接的作用，然而某些孔某些层间的镀铜并不具有 连接作用，反而会导致信号在传输过程中的折回共振， 造成信号传输的反射、散射、 延迟等，给信号带来“失真”的问题，影响信号完整性。为了解决这类信号失真的问 题，从而诞生了背钻工艺。所谓背钻，是利用机械钻机的深度控制功能，在某些 PTH （镀通孔）孔上用比基孔直径稍大的钻头 （一般背钻钻头直径比 PTH 基孔直径大 0.15 mm 或者 0.2 mm 左右），下钻一定深度（见图 5），以去除部分多余的孔铜。

　　在印制电路板（PCB）的生产过程中，钻孔工序起着至关重要的作用。钻孔品质的好坏，也 极大地影响着 PCB 的电气连接功能，以及终端产品使用稳定性、可靠性。随着电子产品技 术迅猛发展，对作为电子元器件母体载板的 PCB 来说， 其品质也面临着日益严苛的要求。

　　近年来，PCB 生产厂家越来越关注钻孔过程中钻头缠丝问题，因其对钻孔品质具有一 定 的 隐 患 。本 文 主 要 探 讨 在 钻 孔 过 程 中 钻 头 缠 丝 的 种 类 、产 生 机 理 及 相 应 的 改 善 措 施 ， 重 点 探 讨 在 多 层 普 通 环 氧 玻 纤 板 加 工 小 钻 头 的 缠 铝 丝 问 题 ，从 中 找 出 一 定 规 律 ，让 我 们对缠丝问题有更深入的认识，从而解决这个顽疾。

　　钻深度异常、塞孔等问题的产生云顶集团。背钻加工的板件一般价值较高，背钻工艺也具有较高的难 度，因此背钻加工中的缠丝完全可以单独作为一个课题来进行针对性的研究。 可以看出，钻头缠丝在 PCB 钻孔加工中是比较普遍的，其发生的场合多、概率高，足以引 起我们的重视和探讨。各种缠丝示例（见图 1）。

　　中大钻缠丝，主要是钻头直径 2.0mm~6.5mm 规格区间的缠丝，尤其是直径 3.2mm 及以 上的大钻头，不夸张的说在每个钻孔工厂都存在这个问题。由于大钻的切削材料体积又比较 大，所以容易形成较多的缠丝，而为了保护主轴大钻的转速又设置的偏低，不容易发挥钻头 通过旋转而甩掉缠丝的功能。

　　3.1 问题描述 单刃 0.25~4.5mm钻头存在缠丝问题（主要是缠铝丝），担心对品质有隐患。 3.2 原因分析与思路 从两个方向去考虑：一是钻孔切削量（chipload），二是钻头设计参数（主要是螺旋 角）。 为了考察这两个因素对缠丝的影响，我们设计两个试验，分别考察钻头切削量、钻头螺旋角 对钻头缠丝的影响程度。

　　小结：从试验结果可以看出，在同样的加工参数（相同切削量）条件下，螺旋角为 45 度的 钻头缠丝比率为 18%，缠丝较严重；钻头的螺旋角调整到 40 度，钻头缠丝已消失（极个别 轻微缠丝，对品质无影响）。因此，较小的螺旋角对钻头缠丝的改善有着显著的效果。

　　对 于 普 通 多 层 环 氧 玻 纤 板 加 工 中 小 钻 头 的 缠 铝 丝 问 题 ，通 过 以 上 两 个 试 验 ，得 出 如 下 结 论：较大的切削量，及较小的钻头螺旋角度，是在工艺实践中改善此类缠丝问题 的 最 行 之 有 效 的 办 法 。当 然 有 时 为 了 减 少 缠 丝 量 ，会 采 用 较 薄 的 铝 片 ，或 者 采 用 镀 膜 铝 片 。 采用 镀 膜 铝 片 有 时 会 带 来 另 外 一 个 问 题 ： 钻头 缠 胶 ，主 要 是 镀 膜 铝 片 上 的 “镀 膜”成分（一般是树脂，或者水溶性树脂）在钻孔过程中黏附、缠绕在钻头上。这里 往往是某种镀膜铝片有此问题，需要关注不同厂家镀膜铝片的配方、工艺差异性。

　　大钻的缠丝较多时，容易导致以下问题的产生：一是缠丝较多时，对孔口形成积压， 易 造 成 孔 口 的 变 形 缺 陷 ；二 是 缠 丝 较 多 时 ，钻 头 下 钻 时 阻 力 较 大 ，会 导 致 板 材 未 钻 透 ， 底 板 会 未 透 或 者 孔 小 ；三 是 在 主 轴 退 刀 时 ，较 多 的 缠 丝 会 挤 压 刀 具 座 导 致 成 刀 具 座 的 破损等等。