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PTFE加工板料槽孔加工工艺探讨

时间:2020年7月15日 点击量:175

    PCB行业越来越多地使用高频高速板材来满足信号传输速度、信号完整度及阻抗匹配等特殊要求,聚四氟乙烯是一种广泛应用的高频材料,该材料具有优秀的电气性能。但由于PTFE材料自身的特性,在PCB槽孔机械加工过程中,很容易出现孔边铜皮起翘、槽孔变形损伤以及角孔边缘纤维丝去除不净等问题。本文着重从铣床加工参数优化和钻床加工参数优化两方面入手,选择最优化的加工方式和加工参数,期望可以提高PTFE系列板材槽孔加工品质。
【关键词】PTFE材料;钻槽孔;铣槽孔
PCB设计中,目前使用的高频材料都是以PTFE为主体,混合玻璃纤维布或陶瓷等其他不同填料制成,以使材料的介电常数、介质损耗等性能指标满足高频设计需求。但由于PTFE材质的特性差异,对于PCB机加工是个巨大的挑战,虽然材料供应商们竭尽全力改进填料配方,降低其机加难度,但到目前为止其加工难度和成本依旧高于FR-4材料。各大PCB供应商也在致力于PTFE材料机械加工工艺的革新,期望可以降低机加工成本,提高加工效率,但大都不太理想,槽孔作为印制电路板机加工常见的一种工具孔,在高频材料加工时也不可避免地遇到麻烦。
 一、槽孔类型
        槽长度分类:槽孔有短槽、长槽。长度在宽度两倍以下的槽为短槽,以上的槽为长槽。槽孔形状分类:圆角槽孔和直角槽孔。槽属性分类:NPTH槽和PTH槽。本文讨论的槽孔为PTH属性的圆角槽孔和直角槽孔加工方式。

二、改进方向
       常规的生产方式是通过钻槽孔或铣槽孔完成槽孔机械加工。无论钻槽孔还是铣槽孔,槽孔均容易产生边缘毛刺,沉铜板电时镀铜层附着在PTFE毛刺上,同时迅速生长铜刺,严重的甚至完全堵塞槽孔,影响槽孔功能。本论文通过对钻槽孔或铣槽孔进行对比实验,寻找合适的作业方式及作业参数,来提升槽孔加工质量及效率。
        钻槽孔,是通过钻机使用硬度比钻刀硬度更高的槽刀按照所需槽孔的宽度和长度有规律的钻孔形成槽孔。钻槽优化方向,将从钻槽作业参数优化和钻槽工程资料优化两方面着手。通过钻孔作业参数优化,减少每次钻孔时孔内及孔边上的毛刺;通过工程资料优化,期望可以通过改变钻孔路径,减少甚至去除孔与孔相接处的毛刺残留。
        铣槽孔,是通过铣床使用铣刀按照一定的路径进行切削形成槽孔。铣槽优化方向,主要通过刀类型的选用、铣床作业参数和工程资料三方面着手,减少槽孔毛刺,满足品质要求。

三、钻槽工艺优化
       3.1现状
         在前期生产过程中,槽孔经常会有毛刺堵孔(如图1),需要人工手工修理,不仅影响产品交期,而且影响品质,容易因修理不良造成孔无铜,影响客户元器件插件和焊接;即使客户让步使用后,对于天线类产品信号的调试也有一定的影响。
        3.2钻槽孔毛刺产生的原因
        现有的PTFE板料,钻孔时未被切碎的纤维丝会缠绕在钻刀上,使得钻刀排屑性能下降,从而引起更多的纤维丝缠刀,造成孔壁粗糙、孔边披锋严重等不良现象。所以钻孔参数的优化目的,就是确保可以最大限度地割碎板材内的纤维丝,保证在生产过程中,钻刀不被纤维丝缠绕。

       3.3钻孔参数优化
       优化钻孔参数,选取PTFE材料常用的0.3mm、0.8mm、1.2mm、2.4mm、3.2mm几个孔径进行参数对比试验,沉铜板电后切片确认孔壁粗糙程度,来确认钻刀工作时对板料的切割是否可以满足品质要求。试验材料:某供应商2.0mm 1/1、介电常数2.65。
       通过表1钻圆孔对比实验,可以发现钻孔新参数比原参数有更好的加工效果,孔壁质量由原参数的1.16mil提升至0.56mil,可以取得很好的加工效果。
       新参数:槽孔加工时主轴转速下降10%,最低转速不低于20krpm,进刀速度降低40%,退刀速度降低20%,使用全新刀具,且刀具寿命调为原参数寿命的80%。

      雷火电竞登录克赛斯科技有限公司(原雷火电竞登录卓锋科技有限公司树脂工厂)坐落于雷火电竞登录经济技术开发区,公司成立于2008年,2014年卓锋科技树脂工厂变更为“雷火电竞登录克赛斯科技有限公司”公司自成立以来专注于PTFE的制品生产,集研发、生产、经营为一体的高科技企业。产品广泛应用于液压油(气)缸、阀门、电力、半导体、汽车等行业。主营:PTFE加工、密封件、密封圈、非金属材料加工,公司坚定不移地立足科技创新,潜心产品技术研发,注重产品品质和诚信服务。