【摘 要】
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2019年为5G(第五代通讯)的元年,而高频印制电路板(高频板)作为5G技术的重要支撑,受到越来越多国内外学者的密切关注。在高频板的精密制造方面,微孔钻削是其中极其重要的工艺。基于高频板自身材料的特点,钻孔过程中微钻的剧烈磨损以及微孔质量的难以保证便成了其精密制造过程中巨大的挑战。因此,在高频板的微孔钻削中,厘清其微孔创成过程,进而深入研究微孔创成中的微钻磨损及微孔质量便具有很高的学术和应用价值。
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2019年为5G(第五代通讯)的元年,而高频印制电路板(高频板)作为5G技术的重要支撑,受到越来越多国内外学者的密切关注。在高频板的精密制造方面,微孔钻削是其中极其重要的工艺。基于高频板自身材料的特点,钻孔过程中微钻的剧烈磨损以及微孔质量的难以保证便成了其精密制造过程中巨大的挑战。因此,在高频板的微孔钻削中,厘清其微孔创成过程,进而深入研究微孔创成中的微钻磨损及微孔质量便具有很高的学术和应用价值。本文分析了常用高频板的材料组成特点,如树脂的种类与含量,铜箔,填料的含量与形态,玻纤布等,并对高频板材在微孔钻削中所面临的挑战进行了概括。进而,研究了高频板微孔创成过程。其中,铝片与铜箔在切削作用下从塑性变形演变到材料发生断裂形成切屑;高频板中的聚四氟乙烯(PTFE)是影响高频板微孔创成过程中材料去除和切屑成形的最主要因素,在微钻的切削作用下,其切屑多以簇状和团状形态出现;陶瓷填料在钻削过程容易形成更为细小的颗粒状粉末切屑,混合在树脂团状切屑中或堆积在微钻与孔壁之间的缝隙中;钻削过程中毛刺形成主要是由于铜箔受到微钻的挤压作用而发生塑性变形。在微钻磨损研究中,通过微钻后刀面磨损宽度表征了未涂层微钻,类金刚石涂层微钻和金刚石涂层微钻的磨损规律。研究表明,未涂层微钻和类金刚石涂层微钻均在钻削1200孔后发生剧烈磨损,磨损宽度分别为77.93μm,70.11μm。而且,这两种微钻均在钻削100孔期间发生了快速磨损。金刚石涂层微钻在钻削13200孔后,磨损宽度为20.09μm,且其磨损宽度随钻孔数的变化趋势较为平缓。利用扫描电子显微镜观察分析了微钻主切削刃,横刃以及刃带附近的磨损形貌。对于未涂层微钻,类金刚石涂层微钻,磨损形式主要以磨粒磨损和粘结磨损为主。其中,未涂层微钻的缺口磨损及凹坑现象明显,类金刚石涂层微钻则存在微观下的涂层脱落现象且刃带位置的涂层呈均匀变薄趋势。金刚石涂层微钻表现出优异的耐磨性,且涂层与基体材料之间具有很强的结合力,使得后刀面,螺旋槽及刃带附近均未出现涂层脱落现象。在高频板微孔质量研究方面,首先,通过钻削对比实验,发现使用铝片与冷冲板堆叠作为盖板时比只使用铝片作为盖板能获得更小的入口毛刺。同时,基于微切片分析总结了微孔毛刺高度和钉头随钻孔数增加的变化规律,由此亦发现涂层微钻能有效地提高微孔钻削质量。最后,针对高频板钻削中的微孔堵塞现象,提出了通过优化加工参数的解决方案。
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