CN114793390A - 半金属化孔电铣直接加工方法、半孔印制电路板及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有半金属化孔的印制板制造的技术领域，公开了半金属化孔电铣直接加工方法、半孔印制电路板及应用。所述半金属化孔电铣直接加工方法包括：线路板完成阻焊和表面处理工序后，再进行测量涨缩、调入资料、上板、对位，再利用两次铣进行半孔成型，第一次铣机主轴正转沿半孔槽体铣出半孔，第二次采用铣机主轴反转，切除披锋。本发明采用反转主轴铣板法采用正常流程、铣板、锣半孔，优点在于：缩短了制作流程，节省加工成本；无披锋，可切割孔径小，加工精度高，左右对称好；加工叠数多，效率高，成本最低。
Description
技术领域
本发明属于有半金属化孔的印制板制造的技术，尤其涉及一种半金属化孔电铣直接加工方法、多层半孔印制电路板、电子设备控制器、主轴可反转铣板机及PCB加工生产线。
背景技术
成品板边的半金属化孔工艺经过同业者不断研发改进，在PCB加工中已经是成熟工艺。通过半金属化孔线路板加工生产流程：线路板、一次钻孔、PTH、外层图形转移、图形电镀、退膜、二次钻半孔(或铣半孔)、碱性蚀刻、退锡、感光阻焊、字符印刷、表面处理、铣外形，半金属化孔成型后孔壁铜刺翘起、残留问题通过上述方案已经可以控制解决，但此方案限定了线路板制作流程，必须镀锡、二次钻孔、碱性蚀刻三个制程相互配合，缺一不可，不利于线路板制作的灵活性和广泛使用性；且如何确保材料偏移变形造成的半孔左右两边不对称仍旧是机械加工过程中的一个难题。
近年来，随着主轴可反转铣板机等高精密设备的研发，利用这些设备的新功能，已成功开发半金属化孔一次直接成型的新制作工艺。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前加工半金属化孔最有效地消除孔内残留披锋的做法是：图电镀锡+半孔成型+碱性蚀刻法。其指导思想就是利用图形电镀工序中的镀锡工艺保护线路和孔铜，然后通过增加二次钻孔或铣板将半金属化孔成型，再采用碱性蚀刻的方法将半金属化孔裸露铜面的披锋给蚀刻掉。其他地方有锡保护不会被蚀刻。从制作成本的角度来看，增加的二次钻孔或铣板的流程延长了生产的制作周期，制作成本也成倍增加。同时二次钻孔或铣板对位精度、PCB加工过程中的涨缩容易造成半金属化孔偏位，影响加工良率。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种半金属化孔电铣直接加工方法、多层半孔印制电路板，、电子设备控制器、主轴可反转铣板机及PCB加工生产线。
所述技术方案如下：一种半金属化孔电铣直接加工方法包括：线路板完成阻焊和表面处理工序后，利用两次铣进行半孔成型，第一次铣机主轴正转沿半孔槽体铣出半孔，第二次采用铣机主轴反转，切除披锋。
在一个实施例中，所述利用两次铣进行半孔成型包括：铣机主轴顺时针正向旋转铣板时，选用右旋转铣刀，逆时针反向旋转铣板时，选用左旋转铣刀，通过左螺旋的刀刃向下按压基板的力的作用将切削粉屑向下排出。
在一个实施例中，所述利用两次铣进行半孔成型还包括铣带制作；所述铣带制作包括粗捞、精修；粗捞采用右旋转铣刀在PCB板的板边沿顺时针方向进行直线切型得到半孔槽体，铣刀所走的路径与半孔槽体的轮廓线之间0.05mm～0.1mm间距；
精修采用左旋转铣刀沿着半孔槽体的轮廓线以波浪式走刀方式进行切型，铣刀的直径比半孔的孔径大0.2mm～0.3mm。
在一个实施例中，所述利用两次铣进行半孔成型前还需进行：
测量涨缩：板件用二次元测量涨缩系数，根据实际系数调整铣带资料系数；
调入资料：将铣带资料系数资料调入设备电脑中；
上板：将成品外围铣出来，剩余半孔槽体位置不铣；
对位：CCD镜头自动抓取线路板上图形对位点，实现自动对位。
在一个实施例中，所述利用两次铣进行半孔成型后还需进行：
下板：将板从机台上取出；
清洗:板边的粉尘残留物。
在一个实施例中，所述半金属化孔电铣直接加工方法还包括：
铣机上安装主轴正反转交换机及智能控制软件，控制刀具主轴改变转动方向，使刀具的主轴转动方向与铣板方向保持一致；分别按照铣板CAM资料中的铣板路径进行铣板加工，铣板加工过程中通过控制刀具主轴的旋转方向，使主轴旋转作用在加工面的力和刀具行进作用在加工面的力方向一致，在切割半金属孔时不产生毛刺和披锋。
本发明的另一目的在于提供一种多层半孔印制电路板，所述多层半孔印制电路板利用所述的半金属化孔电铣直接加工方法制作。
本发明的另一目的在于提供一种电子设备控制器，所述电子设备控制器搭载所述的多层半孔印制电路板。
本发明的另一目的在于提供一种主轴可反转铣板机，所述主轴可反转铣板机利用所述的半金属化孔电铣直接加工方法制作。
本发明的另一目的在于提供一种PCB加工生产线，所述PCB加工生产线搭载所述主轴可反转铣板机。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，以新型外形加工高精密设备为基础，结合CAM设计、工艺参数优化，设计两种直接成型制作方案。
在制作方案上，现有技术采用二钻结合蚀刻法，生产流程包括：外层图形转移、图形电镀、退膜、二次钻半孔(或铣半孔)、碱性蚀刻、退锡、阻焊、铣板；优点在于：无披锋。
本发明采用反转主轴铣板法，包括：正常流程、铣板、锣半孔，优点在于：缩短了制作流程，节省加工成本；无披锋，可切割孔径小，加工精度高，左右对称好；加工叠数多，效率高，成本最低。
第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：半孔印制电路板因半金属化孔制作流程复杂，对板件涨缩和加工精度要求严，很多线路板厂不具备制作能力。本发明的技术方案极大降低了技术门槛，只需要在电铣机上通过升级改造，加装反转功能的主轴，再配合设计左旋铣刀的加工路径，即可达成满意的加工效果，使得按常规印制电路板流程规模化生产半孔印制电路板成为可能。
第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在本发明的技术方案克服了技术偏见：本发明解决了半金属化孔电铣直接加工无法孔内披锋残留的问题，缩短制作流程，提升了加工叠数，使得制作成本降低，为规模化生产半孔印制电路板提供了可行性。本发明的技术方案转化后，可以降低半孔印制电路板制作成本25％-30％，按半孔印制电路板年需求量计算，每年预计可创造价值500万元以上，市场应用前景十分广阔。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法流程图；
图2是本发明实施例提供的选用特殊的左旋转铣刀示意图；
图3是本发明实施例提供的正向、反向旋转铣锣半金属孔原理图；
图4是本发明实施例提供的8层半孔印制电路板切割效果后平面图；
图5是本发明实施例提供的8层半孔印制电路板反转切割后效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一、解释说明实施例：
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，以新型外形加工高精密设备为基础，结合CAM设计、工艺参数优化，设计直接成型制作方案。
在制作方案上，现有技术采用正常二钻结合蚀刻法，生产流程包括：外层图形转移、图形电镀、退膜、二次钻半孔(或铣半孔)、碱性蚀刻、退锡、阻焊、铣板；优点在于：无披锋。
本发明采用反转主轴铣板法，包括：线路板完成阻焊和表面处理工序后，利用两次铣进行半孔成型，第一次铣机主轴正转沿半孔槽体铣出半孔，第二次采用铣机主轴反转，切除披锋。
优点在于：缩短了制作流程，节省加工成本；无披锋，可切割孔径小，加工精度高，左右对称好；加工叠数多，效率高，成本最低。
实施例1
铣机主轴顺时针旋转称为正转，逆时针旋转称为反转。铣机上安装主轴正反转交换机及智能控制软件，实现刀具主轴可以改变转动方向，使刀具的主轴转动方向与铣板方向保持一致。分别按照铣板CAM资料中的铣板路径进行铣板加工，铣板加工过程中通过控制刀具主轴的旋转方向，使主轴旋转作用在加工面的力和刀具行进作用在加工面的力方向一致，确保切割半金属孔时不产生毛刺和披锋。
如图1所示，本发明实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法采用反转主轴铣板法，所述反转主轴铣板法中，线路板按正常制作流程完成阻焊和表面处理工序后，进入铣外形工序时按照以下步骤进行制作：
S101，测量涨缩：板件用二次元测量涨缩系数，根据实际系数调整铣带资料系数；
S102，调入资料：将铣带资料系数资料调入设备电脑中；
S103，上板：首先将成品外围铣出来，剩余半孔槽体位置不铣；
S104，对位：CCD镜头自动抓取线路板上图形对位点(MARK点)，实现自动对位；
S105，半孔成型：分两次铣，第一次铣机主轴正转沿半孔槽体铣出半孔，第二次采用铣机主轴反转，切除披锋，试切确认品质合格后，正式生产；
S106，下板：将板从机台上取出；
S107，清洗:板边的粉尘残留物。
实施例2
本发明采用反转(主轴逆时针旋转)主轴铣板法，在刀具和铣带资料上需要做特别的优化设计包括：
(1)刀具选择
铣机主轴顺时针正向旋转铣板时，选用常规的右旋转铣刀，逆时针反向旋转铣板时，选用特殊的左旋转铣刀(见图2，其中图2(a)左旋转铣刀左旋峰示意图；图2(b)为左旋转铣刀主视图)，通过左螺旋的刀刃将切削粉屑向下排出。
如图3所示，假定一个半金属化孔在PCB外形边上，A、B两点是它们的交点，铣刀行进方向如图所示。铣刀在切割A点时正向旋转，不会产生披锋，在切割B点时反向旋转，同时使用左旋转铣刀，由于向下按压基板的力的作用，表面不会产生披锋，并且基板的尺寸精度变化也小。
(2)铣带制作
铣带资料中设计分粗捞、精修；第一次粗捞采用常规右旋转铣刀在PCB板的板边沿顺时针方向进行直线切型得到半孔槽体，铣刀所走的路径与半孔槽体的轮廓线之间保留0.05mm～0.1mm的间距；精修采用左旋转铣刀沿着半孔槽体的轮廓线以波浪式走刀方式进行切型，铣刀的直径比半孔的孔径大0.2mm～0.3mm。
二、应用实施例：
应用例1
利用本发明上述实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法可制作多层半孔印制电路板。
应用例2
利用本发明上述实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法可制作电子设备控制器，所述电子设备控制器搭载多层半孔印制电路板。
应用例3
利用本发明上述实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法可制作主轴可反转铣板机。
应用例4
利用本发明上述实施例提供的半金属化孔电铣直接加工方法可制作PCB加工生产线，所述PCB加工生产线搭载主轴可反转铣板机。
三、实施例相关效果的证据：
实验
本发明以一个8层半孔印制电路板为例，设计成品半金属化孔径0.5mm，钻咀直径0.6mm，孔间距1.3mm，焊盘宽0.9mm。根据槽宽和半金属化孔径，选择右旋铣刀直径1.2mm，左旋铣刀直径为0.8mm，并设定铣刀参数；根据板厚设定铣板叠数为4块/叠，8层半孔印制电路板切割效果后平面图如图4所示。
加工参数：
右旋铣刀直径：1.2mm；
左旋铣刀直径：0.8mm；
转速：50KRPM；
进刀速0.5MPM；
退刀速20MPM；
时间：5.5小时；
叠数：4块/叠；
8层半孔印制电路板反转切割后效果如图5。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述半金属化孔电铣直接加工方法包括：线路板完成阻焊和表面处理工序后，利用两次铣进行半孔成型，第一次铣机主轴正转沿半孔槽体铣出半孔，第二次采用铣机主轴反转切除披锋。
2.根据权利要求1所述的半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述利用两次铣进行半孔成型包括：铣机主轴顺时针正向旋转铣板时，选用右旋转铣刀；铣机主轴逆时针反向旋转铣板时，选用左旋转铣刀，通过左螺旋的刀刃向下按压基板的力的作用将切削粉屑向下排出。
3.根据权利要求1所述的半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述利用两次铣进行半孔成型还包括铣带制作，所述铣带制作包括：粗捞步骤和精修步骤；
粗捞步骤采用右旋转铣刀在PCB板的板边沿顺时针方向进行直线切型得到半孔槽体，铣刀所走的路径与半孔槽体的轮廓线之间为0.05mm～0.1mm间距；
精修步骤采用左旋转铣刀沿着半孔槽体的轮廓线以波浪式走刀方式进行切型，铣刀的直径比半孔的孔径大0.2mm～0.3mm。
4.根据权利要求1所述的半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述利用两次铣进行半孔成型前还需进行：
测量涨缩：板件用二次元测量涨缩系数，根据实际系数调整铣带资料系数；
调入资料：将铣带资料系数资料调入设备电脑中；
上板：将成品外围铣出来，剩余半孔槽体位置不铣；
对位：通过CCD镜头自动抓取线路板上图形对位点，实现自动对位。
5.根据权利要求1所述的半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述利用两次铣进行半孔成型后还需进行：
下板：将板从机台上取出；
清洗:板边的粉尘残留物。
6.根据权利要求1所述的半金属化孔电铣直接加工方法，其特征在于，所述半金属化孔电铣直接加工方法还包括：
铣机上安装主轴正反转交换机及智能控制软件，控制刀具主轴改变转动方向，使刀具的主轴转动方向与铣板方向保持一致；分别按照铣板CAM资料中的铣板路径进行铣板加工，铣板加工过程中通过控制刀具主轴的旋转方向，使主轴旋转作用在加工面的力和刀具行进作用在加工面的力方向一致，在切割半金属孔时不产生毛刺和披锋。
7.一种多层半孔印制电路板，其特征在于，所述多层半孔印制电路板利用权利要求1～6任意一项所述的半金属化孔电铣直接加工方法制作。
8.一种电子设备控制器，其特征在于，所述电子设备控制器搭载权利要求7所述的多层半孔印制电路板。
9.一种主轴可反转铣板机，其特征在于，所述主轴可反转铣板机利用权利要求1～6任意一项所述的半金属化孔电铣直接加工方法制作。
10.一种PCB加工生产线，其特征在于，所述PCB加工生产线搭载权利要求9所述主轴可反转铣板机。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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