CN105282975B - 一种针对pcb板的螺纹孔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，包括以下步骤：锣孔：采用滚珠式锣机对带有铜皮的PCB板上镶嵌散热铜块的位置进行锣孔；攻丝：采用具有排屑槽的丝攻对所述PCB板的通孔进行攻丝，得到用于固定所述散热铜块的螺纹孔。本发明提供了一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，能够在板厚达到5mm以上、材质为环氧树脂的PCB板上加工螺纹孔，加工后的PCB板的螺纹孔精度高，保证了PCB板加工的合格率。因为PCB板上能够加工螺纹孔，就能将散热铜块外缘对应加工螺纹，使得散热铜块能够通过螺纹锁紧于PCB板上，避免出现散热铜块与PCB板连接不紧密出现松动甚至脱落而影响PCB板整体散热的问题。

Description

一种针对PCB板的螺纹孔加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种针对PCB板的螺纹孔加工方法。

背景技术

随着电子工业迅猛发展，电子产品小型化、模块化已成为当前发展的一大趋势，集成度与密集度越来越高，一些大功率、大负载电子产品也向小型化发展，如汽车电子、服务器电源产品、无线基站等，伴随着小型化，散热问题成为了迫切需要解决的问题。传统的散热方案存在着占用空间大，热传导效率差等不足，无法满足小型化等要求。目前使用铜浆塞孔或铜块代替密集散热孔是是针对板厚超过5mm以上的PCB板而设置的提高PCB板散热性能的主要方式。但是由于铜浆塞孔制作工艺复杂且成本高，大多数厂家都采用塞铜块作为PCB板散热的主要方式。可是因为PCB制作过程中孔径存在公差，导致铜块与PCB孔之间固定不好，在PCB板使用过程中铜块容易出现松动甚至脱落的现象，进而影响PCB板的散热效果。

发明内容

本发明的目的在于解决现有PCB板采用塞铜块进行散热的过程中，由于PCB板孔径公差与铜块的连接不紧密，容易出现铜块松动甚至脱落的现象，导致PCB板散热效果不良的缺点，提供一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，将铜块锁紧于PCB板所加工的螺纹孔内，保证铜块与PCB板的紧密连接。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，包括以下步骤：

锣孔：采用滚珠式锣机对带有铜皮的PCB板上镶嵌散热铜块的位置进行锣孔，得到用于固定所述散热铜块的通孔，所述通孔的孔径比实际需求孔径小0.5±0.1mm；

攻丝：将所述PCB板通过夹具固定在CNC数控机床的加工台面上，采用具有排屑槽的丝攻对所述PCB板的通孔进行攻丝，得到用于固定所述散热铜块的螺纹孔。

进一步地，所述锣孔步骤具体包括以下步骤：

粗加工：采用2.0mm的锣刀距离孔径边缘2mm处下刀进行粗加工锣孔，得到初始通孔；

精加工：采用1.6mm的锣刀在所述初始通孔处下刀进行精加工修复，得到所述用于固定所述散热铜块的通孔。

进一步地，所述丝攻呈一杆体结构，于所述杆体结构上具有相互连接的柄部和牙部，所述牙部位于所述柄部的前端，所述牙部具有至少两个攻牙以及设于两个相邻所述攻牙之间的排屑槽。

具体地，所述牙部包括位于前端的切削部和与所述切削部连接的校准部。

进一步地，所述攻丝过程中需要不停的对所述丝攻喷洒冷却液。

进一步地，所述PCB板为环氧树脂材质，所述攻丝步骤时所述CNC数控机床的进刀速为0.5-1mm/s,退刀速为1.0-1.5mm/s，转速为4500-5500rpm。

具体地，所述进刀速为0.8mm/s,退刀速为1.3mm/s，转速为5000rpm。

进一步地，所述夹具包括一用于放置所述PCB板的底板，于所述底板设有用于固定夹持所述PCB板的夹持件。

具体地，所述底板上具有8个所述夹持件，所述夹持件相互对称设置于所述底板的两侧边。

具体地，在所述锣孔步骤与所述攻丝步骤之间还包括蚀刻：将所述PCB板上的所述通孔周边的铜皮进行蚀刻处理。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，能够在板厚达到5mm以上的PCB板上加工螺纹孔，并且加工后的PCB板的螺纹孔精度高，并且主要针对材质为环氧树脂的PCB板加工螺纹孔，能够在加工螺纹孔的过程中避免了PCB板因为攻丝而出现PCB板分层甚至开裂的现象，保证了PCB板加工的合格率，因为PCB板上能够加工螺纹孔，就能将散热铜块外缘对应加工螺纹，使得散热铜块能够通过螺纹锁紧于PCB板上，避免出现散热铜块与PCB板连接不紧密出现松动甚至脱落而影响PCB板整体散热的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的螺纹孔加工方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的螺纹孔加工方法中锣孔步骤的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的丝攻的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的夹具的立体结构示意图；

图中：10-丝攻 11-杆体结构 12-柄部 13-牙部

131-攻牙 132-排屑槽 133-切削部 134-校准部

20-夹具 21-底板 22-夹持件。

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。

参见图1，为本发明所提供的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法。该螺纹孔加工方法主要是针对板厚在5mm以上的材质为环氧树脂的PCB板材所特定使用的加工方法。采用本发明所提供的螺纹孔加工方法，能够合理有效地在PCB板上实现螺纹孔的加工，并且保证加工的螺纹孔的精度要求已经满足能够镶嵌散热铜块的公差要求，使得PCB板上能够很好的采用塞铜块进行散热的散热方案。同时，在螺纹孔的加工过程中，由于本发明所提供的加工方法的合理性，可以避免PCB板加工螺纹时出现PCB板分层甚至开裂等现象的出现，可以保证PCB板加工螺纹孔后的板材的合格率。接着，参见图1，详细阐述本实施例中所提供的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，该加工方法具体包括以下步骤：

步骤一：锣孔，采用滚珠式锣机对带有铜皮的PCB板上镶嵌散热铜块的位置进行锣孔，得到用于固定所述散热铜块的通孔，所述通孔的孔径比实际需求孔径小0.5±0.1mm。

由于PCB板材质的特殊性，目前需要在PCB板上通过塞散热铜块解决散热问题的PCB板，其厚度均在5mm以上，并且嵌入的散热铜块的直径也均在15-30mm之间，因此若采用传统的钻机就无法对PCB板材进行钻孔的需求。而钻机最大能处理的通孔直径均在6.4mm以下。所以对于在PCB板上需要获得与散热铜块直径相当的15-30mm的通孔，若还采用传统的钻机进行加工15-30mm的通孔，由于其直径过大，钻机钻孔过程中，钻机的主轴受到扭力的限制，在钻孔过程中容易损坏钻机的主轴，造成对钻机的直接损坏。因此，在本发明所提供的针对PCB板的螺纹孔加工方法中，该锣孔步骤中，就必须采用滚珠式锣机对PCB板进行锣孔。

本发明所提供的螺纹孔加工方法中，在螺纹孔加工过程中，首先是对PCB板上需要放置散热铜块的位置对应加工通孔，因此采用了滚珠式锣机对其对应的位置进行锣孔，锣孔得到的通孔后期再进行攻丝得到内螺纹，因此此次锣孔过程中，所得到的通孔的内径尺寸应要比放置的散热铜块的尺寸略小，即比实际需要得到的孔径尺寸略小。而在为了使得后期攻丝的顺利进行，该锣孔后得到的通孔孔径比实际需要的孔径(即散热铜块的外径尺寸)小0.5±0.1mm。并且通过滚珠式锣机所钻的孔径能够保证钻后的孔径尺寸的公差范围在±0.1mm之间，以满足后期进行攻丝的需求。

进一步地：参见图2，为本发明所提供的锣孔步骤的具体流程，该锣孔步骤具体包括以下步骤：

粗加工：采用2.0mm的锣刀距离孔径边缘2mm处下刀进行粗加工锣孔，得到初始通孔；

精加工：采用1.6mm的锣刀在所述初始通孔处下刀进行精加工修复，得到所述用于固定所述散热铜块的通孔。

为了保证本发明所提供的针对PCB板的螺纹孔加工方法中所制作的螺纹孔能够满足与散热铜块能够相互匹配的要求，该锣孔时为了孔径尺寸公差能够控制在±0.1mm之间，就在锣孔过程中分别经过粗加工和静加工两个过程加工PCB板上的通孔。在粗加工过程中，先采用了2.0mm的锣刀距离孔径边缘2mm处下刀进行粗加工锣孔，得到初始通孔；该初始通孔的孔径尺寸就是锣孔所需要的孔径尺寸，该初始通孔的孔径尺寸较实际需要的孔径(即散热铜块的外径尺寸)小0.5±0.1mm。由于采用2.0mm的锣刀的粗加工过程中，得到的初始通孔，容易在孔边缘出现披锋、毛刺等不良现象，因此为了保证加工的通孔尺寸要求以及外观要求，必须要加工好的初始通孔上再进行精加工处理，将初始通孔边缘所出现的不良现象通过再次锣孔清除，而再次加工过程中，采用1.6mm的锣刀在所述初始通孔处下刀进行精加工修复，该修复对孔径尺寸的影响较小(在0.075mm以内)，因此在此过程中，几乎对通孔的孔径尺寸没有影响，主要是对初始通孔表面进行精加工处理。

同时，在本发明所提供的针对PCB板的螺纹孔加工方法中，其锣孔加工步骤中，PCB板材上是带铜皮进行锣孔加工的，在锣孔加工过程中，滚珠式锣机上的锣刀对PCB板进行锣孔过程中，该铜皮可以分流一部分锣刀的推进力，对PCB板材起到一定的保护作用，为锣机能够加工完整的通孔起到一定的促进作用。而当滚珠式锣机完成对PCB板上镶嵌散热铜块的位置进行锣孔得到所需的通孔后，该PCB板上的铜皮对后续的攻丝步骤就起到阻碍数控机床对PCB板进行攻丝了，所以为了保证丝攻步骤的顺利进行，就在锣孔步骤与丝攻步骤中加入以下步骤：

步骤二：蚀刻，将所述PCB板上的所述通孔周边的铜皮进行蚀刻处理。该蚀刻步骤为传统的PCB板蚀刻过程，通过蚀刻将PCB板上带有的铜皮蚀刻掉之后，PCB板上露处了锣孔过程中所得到的固定散热铜块的通孔。这样便于后续攻丝步骤的进行。

接着，处理完PCB板上得到的固定散热铜块的通孔周边的铜皮后，就进行以下步骤：

步骤三：攻丝，将所述PCB板通过夹具固定在CNC数控机床的加工台面上，采用具有排屑槽的丝攻对所述PCB板的通孔进行攻丝，得到用于固定所述散热铜块的螺纹孔。

该攻丝步骤为本发明所提供的螺纹孔交加工方法中最重要的步骤，该攻丝的好坏决定了该螺纹孔是否加工合格。因此，在攻丝的步骤中，首先选用了CNC数控机床对其PCB板进行丝攻处理。而为了丝攻步骤中攻丝的顺利进行，需要将PCB板固定在CNC数控机床的加工台面。因此针对不同大小的PCB板，需要有对应的夹具进行操作，首先要将PCB板固定在夹具上，在通过夹具放置于数控机床的加工台面。该夹具如图4所示，夹具20包括一用于放置PCB板的底板21，于21底板设有用于固定夹持PCB板的夹持件22。该夹持件22主要用于将PCB板固定到夹具的底板21上，并且设置于底板21的两侧边是通过固定PCB板的两侧面以固定该PCB板于底板上。一般在夹具20的底板21上每一侧边设有3-4个夹持件22，而在本实施例中，该底板21上总共具有8个夹持件22，夹持件22相互对称设置于底板21的两侧边。通过夹具20将需要攻丝的PCB板固定在CNC数控机床的加工台面上，通过数控机床对PCB板进行攻丝。

而对PCB板材进行攻丝时，由于PCB板材厚度基本在5mm以上，因此在攻丝过程中容易产生切削屑，若采用普通的丝攻无法将该切削屑顺利排出，则会对攻丝过程产生严重的印象，使得螺纹孔的边缘出现破损而无法顺利攻丝，或者螺纹孔所加工的螺纹精度不够，无法与散热铜块外圆周上的螺纹匹配对接，该攻丝过程中丝攻的选择直接影响了加工出来的螺纹孔的品质。因此本发明所提供的加工方法中，在攻丝过程中，所采用的丝攻为具有排屑槽的丝攻。如图3所示，该丝攻10呈一杆体结构11，于杆体结构11上具有相互连接的柄部12和牙部13，牙部13位于柄部12的前端，牙部13具有至少两个攻牙131以及设于两个相邻攻牙131之间的排屑槽132。具体地，该牙部13包括位于前端的切削部133和与切削部133连接的校准部134。采用本实施例所提供的丝攻10进行攻丝步骤，能够保证在通孔的攻牙过程中该切削所产生的切削屑能够顺利的通过排屑槽132排出，并且保证通孔处内螺纹的顺畅以及螺纹孔的品质。

进一步地，由于在攻丝过程中，丝攻10与PCB板接触切削时，会对PCB板产生大量的热量，因此在攻丝时需要不停的对丝攻10喷洒冷却液。通过对丝攻10处喷洒冷却液，用于冷却PCB板，防止在攻丝过程中PCB板出现烧焦或者碳化的问题。

由于本发明所提供的是针对PCB板的螺纹孔加工方法，因此在CNC数控机床对PCB板材进行丝攻步骤时，其加工参数要相对于其他材质的板材加工螺纹孔有所降低。而本发明主要是针对PCB板为环氧树脂材质时，加工螺纹孔所用。因此，当PCB板为环氧树脂材质时，攻丝步骤中所述CNC数控机床的进刀速为0.5-1mm/s,退刀速为1.0-1.5mm/s，转速为4500-5500rpm。只有进刀速、退刀速、转速相互配合在这个数值范围时，才能够加工出合格的具有能够与散热铜块配合的刚度的螺纹孔。若该加工参数过快或者过慢时，加工后的螺纹孔的孔边泛白，螺纹孔的刚度不够，在散热铜块旋入时，螺牙容易断裂，而无法有效地与散热铜块进行配合。优选地，将CNC加工机床的加工参数的进刀速设为0.8mm/s,退刀速设为1.3mm/s，转速设为5000rpm时，针对环氧树脂材质的PCB板材所加工出的螺纹孔的品质最好，此时所加工的PCB板的合格率最高、并且PCB板材在攻丝过程中不容易出现PCB分层甚至开裂的问题。

通过本发明所提供的针对PCB板的螺纹孔加工方法所加工的PCB板螺纹孔，能够应用在PCB板的散热上使用，通过在PCB板上加工螺纹孔，然后在散热铜块外缘设置外螺纹，再将散热铜块拧入PCB板的螺纹孔中，可以解决散热铜块容易在PCB板上松动甚至脱落的问题，从而可以很好的改善PCB板上散热效果。本发明所提供的螺纹孔加工方法适用于板厚在5mm以上的材质为环氧树脂的PCB板材具有高要求散热时采用塞散热铜块时使用，利于散热铜块的固定，提高PCB板的散热效果。

以上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 (9)

1.一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，所述PCB板为板厚在5mm以上的材质的环氧树脂的PCB板材，其特征在于，包括以下步骤：

锣孔：采用滚珠式锣机对带有铜皮的PCB板上镶嵌散热铜块的位置进行锣孔，得到用于固定所述散热铜块的通孔，所述通孔的孔径比实际需求孔径小0.5±0.1mm；

攻丝：将所述PCB板通过夹具固定在CNC数控机床的加工台面上，采用具有排屑槽的丝攻对所述PCB板的通孔进行攻丝，得到用于固定所述散热铜块的螺纹孔，所述攻丝步骤时所述CNC数控机床的进刀速为0.5-1mm/s,退刀速为1.0-1.5mm/s，转速为4500-5500rpm。

2.如权利要求1所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述锣孔步骤具体包括以下步骤：

粗加工：采用2.0mm的锣刀距离孔径边缘2mm处下刀进行粗加工锣孔，得到初始通孔；

精加工：采用1.6mm的锣刀在所述初始通孔处下刀进行精加工修复，得到所述用于固定所述散热铜块的通孔。

3.如权利要求1所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述丝攻呈一杆体结构，于所述杆体结构上具有相互连接的柄部和牙部，所述牙部位于所述柄部的前端，所述牙部具有至少两个攻牙以及设于两个相邻所述攻牙之间的排屑槽。

4.如权利要求3所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述牙部包括位于前端的切削部和与所述切削部连接的校准部。

5.如权利要求1所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述攻丝过程中需要不停的对所述丝攻喷洒冷却液。

6.如权利要求1所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述进刀速为0.8mm/s,退刀速为1.3mm/s，转速为5000rpm。

7.如权利要求1所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述夹具包括一用于放置所述PCB板的底板，于所述底板设有用于固定夹持所述PCB板的夹持件。

8.如权利要求7所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，所述底板上具有8个所述夹持件，所述夹持件相互对称设置于所述底板的两侧边。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种针对PCB板的螺纹孔加工方法，其特征在于，在所述锣孔步骤与所述攻丝步骤之间还包括蚀刻：将所述PCB板上的所述通孔周边的铜皮进行蚀刻处理。