CN105014124A

CN105014124A - 一种pcb微钻

Info

Publication number: CN105014124A
Application number: CN201410182470.4A
Authority: CN
Inventors: 屈建国; 薛倩; 王磊; 邹卫贤
Original assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Current assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: WO2015165136A1; CN105014124B

Abstract

本发明涉及PCB微型钻头的技术领域，一种PCB微钻，包括钻身，以及一个主切削刃或者两个主切削刃或者三个主切削刃，还包括位于钻身一端的复合钻尖，复合钻尖包括第一钻尖和第二钻尖，第二钻尖设于钻身一端的端部，第一钻尖起始于第二钻尖的顶端，且沿与钻身中心轴线平行的方向向外延伸凸出，第一钻尖包括与钻身中心轴线交叉的横刃，与横刃端部相接的内主切削刃，以及包夹于内主切削刃和横刃之间的第一内顶角后刀面。本发明提出的PCB微钻，将钻尖一分为二形成了由第一钻尖和第二钻尖组成的复合钻尖，通过复合钻尖改善了PCB微钻进行孔位加工时下钻的定心效果，提高了孔位精度，避免了滑刀造成的孔位、孔型不良，同时，还提高了孔壁质量。

Description

一种PCB微钻

技术领域

本发明涉及微型钻头的技术领域，尤其涉及一种PCB微钻。

背景技术

现代电子元器件轻、薄、短、小的发展趋势及越来越高可靠性的要求，使得印制电路板(PCB)板材的钻孔加对孔位精度和孔壁质量的要求也在不断提升，而现有PCB微钻的结构经过一段时间的发展和演变，已经处于一个很成熟的阶段。但是，随着应用市场的要求不断提高和变化，PCB钻孔技术进入了一个既是机遇又是挑战的阶段，而现有PCB用钻头的钻尖结构存在的局限性，使得PCB钻孔技术的发展进入瓶颈阶段。

现有的PCB微钻钻尖结构存在着几种局限性：

1)顶角小时，由于下钻时定心较好而对孔位精度有利，但钻孔过程中，钻削径向分力大，孔壁受力大；切屑宽，不易排出；主切削刃外缘转点处的主刃尖角较大，钻孔时不够锋利，易出现钻孔的孔壁粗糙、灯芯、钉头、玻纤拉扯、阳极导电丝失效等的孔壁问题；

2)顶角大时，虽然对提高孔壁质量有利，但会导致主切削刃短，横刃长，钻孔时下钻时造成定心不稳，易滑刀，孔位精度差；钻孔过程中轴向挤压力大，易导致断刀、钻尖磨损过快等问题；

3)由于微钻钻径小，为增加抗断刀性能和保证孔位精度，需要增大芯径比来保证足够强的刚性，但从而导致横刃长度长，主切削刃短的问题，造成以下两种不良后果：一是下钻时定心差，易滑刀，影响孔位精度；二是由于主切削刃口短，切削时挤压严重，切削受力大，不易断屑、易造成缠死、断刀的后果；

由于现有的PCB微钻钻尖结构存在以上的局限性，使得常规钻尖结构的微钻在钻孔加工时很难同时将抗断刀性能、孔位精度和孔壁质量等综合指标达到极致，这是现有PCB微钻钻尖结构设计面临的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于提供PCB微钻，旨在解决现有技术中，上述PCB微钻钻尖结构存在着局限性，导致很难同时将抗断刀性能、孔位精度和孔壁质量等综合指标达到极致的问题。

本发明是这样实现的，提出了PCB微钻，包括钻身，以及一个主切削刃或者两个主切削刃或者三个主切削刃，所述PCB微钻还包括位于所述钻身一端的复合钻尖，所述复合钻尖包括第一钻尖和第二钻尖，所述第二钻尖设置于所述钻身一端的端部，所述第一钻尖起始于所述第二钻尖的顶端，且沿与所述钻身中心轴线平行的方向向外延伸凸出，所述第一钻尖包括与所述钻身中心轴线交叉的横刃，与所述横刃端部相接的内主切削刃，以及包夹于所述内主切削刃和所述横刃之间的第一内顶角后刀面。

优选地，所述第一钻尖还包括位于所述第一内顶角后刀面的一侧并与所述横刃相接的第二内顶角后刀面，所述第一内顶角后刀面与所述第二内顶角后刀面倾斜交集形成内顶角。

进一步地，所述第二钻尖包括位于所述第一内顶角后刀面外侧的第一后刀面，以及形成于所述第一后刀面的一侧边缘且与所述内主切削刃的一端相连的主切削刃。

进一步地，所述第二钻尖还包括位于第一后刀面和所述第二内顶角后刀面之间并与两者交集的第二后刀面，所述第二钻尖的轮廓形成外顶角。

进一步地，所述第一后刀面与所述第一内顶角后刀面之间，以及所述第二后刀面与所述第二内顶角后刀面之间呈同一夹角设置。

进一步地，所述第一后刀面与所述钻身的外壁之间，以及第二后刀面与所述钻身的外壁之间均呈同一夹角设置。

进一步地，所述内顶角小于所述外顶角。

进一步地，所述内顶角大于等于60°且小于等于130°；所述外顶角大于等于110°且小于等于180°。

优选地，所述第一内顶角后刀面的底边与所述第二内顶角后刀面的底边之间的距离为d₁，所述PCB微钻的外径为d₂，且10％≤d₁d₂≤90％。

进一步地，所述钻身的外壁上盘旋设置有螺旋状的排屑槽，所述排屑槽起始于所述第一钻尖，并沿所述钻身的轴线向其尾端延伸。

本发明提出的PCB微钻，将钻身端部的钻尖一分为二，形成了由第一钻尖和第二钻尖组成的复合钻尖，通过特殊设计的复合钻尖，改善了PCB微钻进行孔位加工时下钻的定心效果，提高了孔位精度，避免了滑刀造成的孔位、孔型不良，同时，还提高了孔壁质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双刃型PCB微钻的局部立体示意图；

图2为本发明实施例提供的双刃型PCB微钻的主视示意图；

图3为本发明实施例提供的双刃型PCB微钻的顶角轮廓示意图；

图4为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻一的主视示意图；

图5为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻一的局部立体示意图；

图6为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻二的主视示意图；

图7为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻二的局部立体示意图；

图8为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻三的主视示意图；

图9为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻三的局部立体示意图；

图10为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻四的主视示意图；

图11为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻四的局部立体示意图；

图12为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻五的主视示意图；

图13为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻五的局部立体示意图；

图14为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻六的主视示意图；

图15为本发明实施例提供的单刃型PCB微钻六的局部立体示意图；

图16为本发明实施例提供的三刃型PCB微钻的主视示意图；

图17为本发明实施例提供的三刃型PCB微钻的局部立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

本发明所述的技术方案适用于单刃型、双刃型以及三刃型的PCB微型钻头，下面以具体实施例进行说明。

实施例一：

本实施例中，如图1～图3所示，为双刃型PCB微钻。

如图1所示，本实施例提出的PCB微钻，包括钻身1和复合钻尖2，复合钻尖2位于钻身1的端部，具体地讲，复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，其中，第二钻尖22设置在钻身1的一端，第一钻尖21起始于第二钻尖22的顶端，并且，沿着与钻身1的中心轴线平行的方向向外延伸凸出。

如图2所示，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，其中，横刃211与钻身1中心轴线交叉，内主切削刃212与横刃211的一端相连，第一内顶角后刀面213包夹于横刃211和内主切削刃212之间，或者说，横刃211和内主切削刃212分别由第一内顶角后刀面213上两相连的边缘形成，另外，第二内顶角后刀面214位于第一内顶角后刀面213右侧并与其交集，同时第二内顶角后刀面214的下侧边缘与横刃211相接。

上述第一内顶角后刀面213和上述第二内顶角后刀面214交集相连组成了第一钻尖面210，对于本实施例中的双刃型PCB微钻而言，第一钻尖21包括两个钻尖面，即第一钻尖面210，以及与第一钻尖面210中心对称的第一钻尖面210′，该第一钻尖面210′包括第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′，其中，第一内顶角后刀面213和第一内顶角后刀面213′中心对称，第二内顶角后刀面214和第二内顶角后刀面214′中心对称，并且，第一内顶角后刀面213′的边缘形成有与内主切削刃212中心对称的内主切削刃212′，以及与横刃211中心对称且相接的横刃211′，此处，对称中心是钻身1的中心轴线。

参照图2和图3，第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214′交集形成了横刃211，且两平面呈一定夹角相互倾斜，该夹角为内顶角σ₁；同样地，第二内顶角后刀面214和第一内顶角后刀面213′交集形成了横刃211′，这两个平面也呈一定夹角相互倾斜，且该夹角也为内顶角σ₁。

采用上述的PCB微钻进行钻孔加工，具有以下特点：

1)将钻尖部分一分为二，形成第一钻尖21和第二钻尖22，通过设置凸出于第二钻尖22的第一钻尖21，改善了横刃211钻削时的受力情况，增大了下钻时钻尖的径向分力，促使被加工材料沿着径向力向两侧排出，提高了下钻时的定心效果，有效防止了钻尖滑移，从而得到了更好的孔位及孔型精度；

2)将钻尖部分一分为二，形成第一钻尖21和第二钻尖22，通过设置第二钻尖22，使得主刃尖角减小，即主切削刃与钻身外壁的夹角减小，这样使得切削时刃部更加锋利，减小了钻孔时与孔壁的摩擦力，同时减少了孔壁粗糙、毛刺、玻纤拉扯的孔壁问题，提高了孔壁质量。

如图2所示，本实施例中，上述第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，其中，主切削刃221设置在上述内主切削刃212的外端并与其相连，并且，第一后刀面222位于上述第一内顶角后刀面213的外侧并与其交集，第二后刀面223包夹于上述第二内顶角后刀面214和第一后刀面222之间，且第二后刀面223分别与这两个平面交集，主切削刃221形成于第一后刀面222的一侧边缘，第一后刀面222和第二后刀面223交集相连形成了第二钻尖面220，此处，由于本实施例中的PCB微钻为双刃型微钻，上述第二钻尖22包括第二钻尖面220，以及与第二钻尖面220中心对称的第二钻尖面220′，这里，第二钻尖面220′包括第一后刀面222′和第二后刀面223′，其中，第一后刀面222′和第一后刀面222中心对称，第二后刀面223′和第二后刀面223中心对称，此处，对称中心是钻身1的中心轴线。

上述第二钻尖22轮廓形成外顶角σ₂。具体地，参照图2和图3，上述第一后刀面222和上述第一后刀面222′之间倾斜呈一定夹角，该夹角也为外顶角σ₂。

本实施例中，上述第一后刀面222与第一内顶角后刀面213交集，且两者之间倾斜呈一定夹角，上述第二后刀面223′与上述第二内顶角后刀面214′交集，两者之间也倾斜呈一定夹角，且这两处夹角相等；另外，上述第一后刀面222′与第一内顶角后刀面213′交集，且两者之间倾斜呈一定夹角，上述第二后刀面223与上述第二内顶角后刀面214交集，两者之间也倾斜呈一定夹角，且这两处夹角相等。

如图3所示，上述第一后刀面222与上述钻身1的外壁之间形成夹角θ，由于第一后刀面222与第一后刀面222′以钻身1中心轴线中心对称，故上述第一后刀面222′与上述钻身1的外壁之间也形成夹角θ，参照图2，由于上述主切削刃221位于第一后刀面222的一侧边缘，这样使得，主切削刃221与钻身1的外壁之间形成的主刃尖角也为θ；同样地，主切削刃221′与钻身1的外壁之间形成的主刃尖角也为θ。

本实施例中，参照图3，由上述第一内顶角后刀面213和上述第二内顶角后刀面214′交集形成的内顶角σ₁小于由上述第一后刀面222和上述第一后刀面222′之间形成的外顶角σ₂，即σ₁＜σ₂。

本实施例中，对于上述第一钻尖21而言，上述第一内顶角后刀面213和上述第二内顶角后刀面214′交集形成的内顶角σ₁，或者说，上述第一内顶角后刀面213′和上述第二内顶角后刀面214交集形成的内顶角σ₁，内顶角σ₁的设计范围是：60°≤σ₁≤130°，在该取值范围内，内顶角σ₁可以根据实际需要取得较小的值，当内顶角σ₁减小时，上述横刃211的负前角减小了约40％，且增加了一条长度约为原刃口50％的切削刃，即上述的内主切削刃212，同时，上述主切屑刃211的长度增加了10％左右。第一钻尖21的这些结构设计，改善了横刃211钻削时的受力情况，增大了下钻时钻尖的径向分力，促使被加工材料沿着径向力向两侧排出，提高了下钻时的定心效果，有效防止了钻尖滑移，提高了孔位及孔型精度。

对于上述第二钻尖22而言，上述第一后刀面222和上述第一后刀面222′之间形成有外顶角σ₂，该外顶角σ₂设计范围是：110°≤σ₂≤180°，在该取值范围内，外顶角σ₂可以根据实际需要取得较大的值，同时保证σ₁＜σ₂，当外顶角σ₂增大时，上述主刃尖角θ减小，这样整个刃部会更加锋利，从而在钻削时，有效减小了钻孔时钻尖部分与孔壁的摩擦力，避免了一些孔壁问题，例如孔壁粗糙、毛刺、玻纤拉扯等等。

在钻削时，上述外顶角σ₂在其取值范围内取得较大值，整个复合钻尖2受到的径向力减小，轴向力增大，从而利于钻身的平稳钻入，这样对孔位及孔型增加了层保护，同时，上述主切削刃221的前角增大，钻头更锋利，对孔壁的冲击力越小，另外，增加了主切削刃221的长度，有效解决了孔壁粗糙、灯芯、钉头、玻纤拉扯、阳极导电丝失效等孔壁质量问题。

如图3所示，上述第一内顶角后刀面213底边与上述第二内顶角后刀面214′的底边之间的距离为d₁，上述第一内顶角后刀面213′底边与上述第二内顶角后刀面214的底边之间的距离为d₁，PCB微钻的钻径为d₂，在本实施例中，d₁与d₂比值的范围选择：10％≤d₁d₂≤90％，这样，有效保证了整个复合钻尖2的定心效果，当然，在其他实施例中，根据实际情况和需求，d₁d₂也可以取其他比值，不限于本实施例中的优选范围值。

如图1所示，本实施例中，上述PCB微钻还包括排屑槽3，该排屑槽3盘旋设置在上述钻身1的外壁上，该排屑槽3起始于上述第一钻尖21，并沿钻身1的轴线向其尾端延伸，另外，该排屑槽3呈螺旋状，在不同的实施例中，钻身1上设置有一条或者多条排屑槽3，此处不作详述。

实施例二：

如图4～15所示，为单刃型PCB微钻的六种情形。

参照图4、图5，为单刃型PCB微钻一，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻一，此处不作详述。

参照图6、图7，为单刃型PCB微钻二，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻二，此处不作详述。

参照图8、图9，为单刃型PCB微钻三，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻三，此处不作详述。

参照图10、图11，为单刃型PCB微钻四，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻四，此处不作详述。

参照图12、图13，为单刃型PCB微钻五，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻五，此处不作详述。

参照图14、图15，为单刃型PCB微钻六，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213和第二内顶角后刀面214，以及位于横刃另一侧的第一内顶角后刀面213′和第二内顶角后刀面214′；第二钻尖22包括主切削刃221、第一后刀面222和第二后刀面223，对于单刃型PCB微钻六，此处不作详述。

实施例三：

如图16～17所示，为三刃型PCB微钻，该PCB微钻的复合钻尖2包括第一钻尖21和第二钻尖22，第一钻尖21包括横刃211、内主切削刃212、第一内顶角后刀面213；第二钻尖22包括主切削刃221和第一后刀面222，对于三刃型PCB微钻，此处不作详述。

对于上述技术方案中，实施例一提出的双刃型PCB微钻，实施例二提出的六种单刃型PCB微钻，以及实施例三提出的三刃型PCB微钻，均是通过将钻尖部分一分为二，形成了由第一钻尖21和第二钻尖22构成的复合钻尖2，同时满足了减小顶角和横刃长度，又增加切削刃长度、减小主刃尖角的要求，通过复合钻尖2的设计，提高了PCB钻孔技术中的抗断刀性能、孔位精度和孔壁质量的指标，从而打破了PCB钻孔技术的瓶颈阶段，进入新钻孔时代。

本发明实施例中的PCB微钻与常规钻头对比试验如下：

对于对比试验一和对比试验二，测试刀具为：常规钻针φ0.30-5.5，本发明实施例钻头φ0.30-5.5；加工参数为：S145krpm，F96ipm，U800ipm，H2000。

1)对比试验一：孔位置精度对比。

对比试验一的孔位CPK值数据如下表1中所示：

表1：

从表1中可以看出，通过对数据进行分析，发现本发明实施例钻针在加工过程中孔位性能表现优异，较常规型钻针有大幅提升；常规型钻针研磨后芯径变化大，定位性能差，孔位下降明显，本发明实施例钻针通过其特有结构设计克服了这一现象，在高研次加工过程中仍能保持高孔位性能。

2)对比试验二：钉头对比。

对比试验二的钉头数据如下表2中所示：

表2：

从表2中可以看出，通过对数据进行分析，发现本发明实施例钻针较常规型钻针在钉头方面有较大优势，研三次仍在保证在1.4倍以内，适用用于钉头高要求加工场合。

对于对比试验三，其测试刀具为：常规钻针φ0.25-5.0，本发明实施例钻头φ0.25-5.0；其加工参数为：S155krpm，F90ipm，U1000ipm，H2000。

3)对比试验三：孔壁粗糙度对比。

对比试验三的孔粗数据如下表3中所示：

表3：

从表3中可以看出，通过对数据进行分析，发现本发明实施例钻针较常规型钻针在孔粗方面有较大优势，可满足孔粗高要求加工场合。

对于对比试验四，其测试刀具为：常规钻针φ0.30-6.2，本发明实施例钻头φ0.30-6.2；其加工参数为：S145krpm，F90ipm，U1000ipm，H2000。

4)对比试验四：灯芯对比。

对比试验四的灯芯数据如下表4中所示：

表4：

从表4中可以看出，通过对数据进行分析，发现本发明实施例钻针较常规型钻针在灯芯方面有较大优势，业内较严标准要求灯芯小于80微米，本发明实施例钻针加工过程中灯芯数据远小于此值，可保证PCB的高可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种PCB微钻，包括钻身，以及一个主切削刃或者两个主切削刃或者三个主切削刃，其特征在于，所述PCB微钻还包括位于所述钻身一端的复合钻尖，所述复合钻尖包括第一钻尖和第二钻尖，所述第二钻尖设置于所述钻身一端的端部，所述第一钻尖起始于所述第二钻尖的顶端，且沿与所述钻身中心轴线平行的方向向外延伸凸出，所述第一钻尖包括与所述钻身中心轴线交叉的横刃，与所述横刃端部相接的内主切削刃，以及包夹于所述内主切削刃和所述横刃之间的第一内顶角后刀面。

2.如权利要求1所述的PCB微钻，其特征在于，所述第一钻尖还包括位于所述第一内顶角后刀面的一侧并与所述横刃相接的第二内顶角后刀面，所述第一内顶角后刀面与所述第二内顶角后刀面倾斜交集形成内顶角。

3.如权利要求2所述的PCB微钻，其特征在于，所述第二钻尖包括位于所述第一内顶角后刀面外侧的第一后刀面，以及形成于所述第一后刀面的一侧边缘且与所述内主切削刃的一端相连的主切削刃。

4.如权利要求3所述的PCB微钻，其特征在于，所述第二钻尖还包括位于第一后刀面和所述第二内顶角后刀面之间并与两者交集的第二后刀面，所述第二钻尖的轮廓形成外顶角。

5.如权利要求4所述的PCB微钻，其特征在于，所述第一后刀面与所述第一内顶角后刀面之间，以及所述第二后刀面与所述第二内顶角后刀面之间呈同一夹角设置。

6.如权利要求5所述的PCB微钻，其特征在于，所述第一后刀面与所述钻身的外壁之间，以及第二后刀面与所述钻身的外壁之间均呈同一夹角设置。

7.如权利要求6所述的PCB微钻，其特征在于，所述内顶角小于所述外顶角。

8.如权利要求7所述的PCB微钻，其特征在于，所述内顶角大于等于60°且小于等于130°，所述外顶角大于等于110°且小于等于180°。

9.如权利要求2所述的PCB微钻，其特征在于，所述第一内顶角后刀面的底边与所述第二内顶角后刀面的底边之间的距离为d₁，所述PCB微钻的外径为d₂，且10％≤d₁d₂≤90％。

10.如权利要求9所述的PCB微钻，其特征在于，所述钻身的外壁上盘旋设置有螺旋状的排屑槽，所述排屑槽起始于所述第一钻尖，并沿所述钻身的轴线向其尾端延伸。