如何提高PTFE板材開孔工藝
發(fā)布時(shí)間 : 2020-10-17 瀏覽次數(shù) : 次PCB行業(yè)越來越多地使用高頻高速板材來滿足信號(hào)傳輸速度,、信號(hào)完整度及阻抗匹配等特殊要求。聚四氟乙烯是一種廣泛應(yīng)用的高頻材料,，該材料具有優(yōu)秀的電氣性能,。但由于PTFE材料自身的特性,，在PCB槽孔機(jī)械加工過程中,，很容易出現(xiàn)孔邊銅皮起翹,、槽孔變形損傷以及角孔邊緣纖維絲去除不凈等問題,。本文著重從銑床加工參數(shù)優(yōu)化和鉆床加工參數(shù)優(yōu)化兩方面入手，選擇最優(yōu)化的加工方式和加工參數(shù),，期望可以提高PTFE系列板材槽孔加工品質(zhì),。
PCB設(shè)計(jì)中，目前使用的高頻材料,，都是以PTFE為主體,，混合玻璃纖維布或者陶瓷等其他不同填料制成，以使材料的介電常數(shù),、介質(zhì)損耗等性能指標(biāo)滿足高頻設(shè)計(jì)需求,。但由于PTFE材質(zhì)的特性差異，對(duì)于PCB機(jī)加工是個(gè)巨大的挑戰(zhàn),，雖然材料供應(yīng)商們竭盡全力的改進(jìn)填料配方,，降低其機(jī)加難度,，但到目前為止其加工難度和成本依舊高于普通的FR-4材料,。各大PCB供應(yīng)商也在致力于PTFE材料機(jī)械加工工藝的革新，期望可以降低機(jī)加工成本,，提高加工效率,，但大都不太理想，槽孔作為印制電路板機(jī)加工常見的一種工具孔,，在高頻材料加工時(shí)也不可避免的遇到了麻煩,。
槽孔類型
槽長(zhǎng)度分類：槽孔有短槽、長(zhǎng)槽,。長(zhǎng)度在寬度兩倍以下的槽為短槽,，以上的槽為長(zhǎng)槽；
槽孔形狀分類：圓角槽孔和直角槽孔,。
槽屬性分類：NPTH槽和PTH槽,。
本文討論的槽孔為PTH屬性的圓角槽孔和直角槽孔加工方式。
改進(jìn)方向
常規(guī)的生產(chǎn)方式是通過鉆槽孔或銑槽孔完成槽孔機(jī)械加工,。無論鉆槽孔還是銑槽孔,，槽孔均容易產(chǎn)生邊緣毛刺，沉銅板電時(shí)鍍銅層附著在PTFE毛刺上,，同時(shí)迅速生長(zhǎng)銅刺,，嚴(yán)重的甚至完全堵塞槽孔，影響槽孔功能,。本論文通過對(duì)鉆槽孔或銑槽孔進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),，尋找合適的作業(yè)方式及作業(yè)參數(shù),，來提升槽孔加工質(zhì)量及效率。
鉆槽孔,，是通過鉆機(jī)使用硬度比鉆刀硬度更高的槽刀按照所需槽孔的寬度和長(zhǎng)度有規(guī)律的鉆孔形成槽孔,。鉆槽優(yōu)化方向，從鉆槽作業(yè)參數(shù)優(yōu)化和鉆槽工程資料優(yōu)化兩方面著手,。通過鉆孔作業(yè)參數(shù)優(yōu)化,，減少每次鉆孔時(shí)孔內(nèi)及孔邊上的毛刺；通過工程資料優(yōu)化,，期望可以通過改變鉆孔路徑,，減少甚至去除孔與孔相接處的毛刺殘留。
銑槽孔,，是通過銑床使用銑刀按照一定的路徑進(jìn)行切削形成槽孔,。銑槽優(yōu)化方向，主要通過刀類型的選用,、銑床作業(yè)參數(shù)和工程資料三方面著手,，減少槽孔毛刺，滿足品質(zhì)要求,。
鉆槽工藝優(yōu)化
一,、現(xiàn)狀
在前期生產(chǎn)過程中，槽孔經(jīng)常會(huì)有毛刺堵孔,，需要人工手工修理,，不僅影響產(chǎn)品交期，而且影響品質(zhì),，容易因修理不良造成孔無銅,，影響客戶元器件插件和焊接；即使客戶讓步使用后,，對(duì)于天線類產(chǎn)品信號(hào)的調(diào)試也有一定的影響,。
二、鉆槽孔毛刺產(chǎn)生的原因：
現(xiàn)有的PTFE板料,，鉆孔時(shí)未被切碎的纖維絲會(huì)纏繞在鉆刀上,，使得鉆刀排屑性能下降，從而引起更多的纖維絲纏刀,，造成孔壁粗糙,，孔邊披鋒嚴(yán)重等不良現(xiàn)象。所以鉆孔參數(shù)的優(yōu)化目的,，就是確?？梢宰畲笙薅鹊母钏榘宀膬?nèi)的纖維絲，保證在生產(chǎn)過程中,，鉆刀不被纖維絲纏繞,。
三,、鉆孔參數(shù)優(yōu)化
優(yōu)化鉆孔參數(shù),選取PTFE材料常用的0.3mm、0.8mm,、1.2mm,、2.4mm、3.2mm幾個(gè)孔徑進(jìn)行參數(shù)對(duì)比試驗(yàn),，沉銅板電后切片確認(rèn)孔壁粗糙程度,，來確認(rèn)鉆刀工作時(shí)對(duì)板料的切割是否可以滿足品質(zhì)要求。試驗(yàn)材料：某供應(yīng)商2.0mm 1/1,、介電常數(shù)2.65,。
通過以上鉆圓孔對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)鉆孔新參數(shù)比原參數(shù)有更好的加工效果,，孔壁質(zhì)量由原參數(shù)的1.16mill提升至0.56mill,，可以取得很好的加工效果。
新參數(shù)：槽孔加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速下降10%,，最低轉(zhuǎn)速不低于20krpm,，進(jìn)刀速度降低40%，退刀速度降低20%,，使用全新刀具,，且刀具壽命調(diào)為原參數(shù)壽命的80%。
銑槽工藝優(yōu)化
一,、現(xiàn)狀
直角槽孔中角孔與銑槽結(jié)合處最容易產(chǎn)生毛刺,，人工修刮不僅效率低下，而且易造成孔無銅影響客戶器件焊接,，需要對(duì)直角槽孔生產(chǎn)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，避免此類客訴發(fā)生,。
二,、角孔毛刺產(chǎn)生原因
由于鉆刀和銑刀均為圓形，不能生產(chǎn)出絕對(duì)的直角槽孔,，為避免非直角槽對(duì)插件的不良影響,，通常的做法是先在槽孔四個(gè)角處鉆角孔，然后進(jìn)行CNC銑槽,。而PTFE太過柔軟,，角孔邊緣的材料在進(jìn)行CNC銑槽時(shí)發(fā)生移動(dòng)，使得銑刀無法去除角孔與銑刀交接處的毛刺,。
三,、改善方向
1、優(yōu)化CNC工程資料：去除角孔,，將角孔整合在CNC銑槽路徑中,，從而去除銑刀加工因材料形變而產(chǎn)生的切削盲點(diǎn),。
2、優(yōu)化CNC參數(shù)：因參數(shù)設(shè)定不當(dāng),，切斷的纖維絲難以排出,，銑刀被纖維絲纏繞而喪失切削能力，造成剛開始行刀就發(fā)生斷刀,。為了避免銑刀被纖維絲纏繞而斷刀,，最主要的改善是：
① 優(yōu)化主軸轉(zhuǎn)速，提高刀具切削能力,，將纖維絲徹底切碎,。增加切削能力的主要方法是提高刀具邊緣的線速度，線速度越大切削能力越高,，當(dāng)然線速度也不是越快越好,，需要實(shí)時(shí)考慮散熱狀況。
② 使用螺旋銑刀,，降低行刀速度,，增加銑刀的排屑能力。用排屑能力更強(qiáng)的螺旋銑刀代替普通銑刀,，降低銑刀的切削速度,，讓銑刀有充裕的時(shí)間排屑
