本發(fā)明涉及PCB鉆削加工領域，尤其涉及一種厚銅板鉆孔的孔限計算方法及厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法。
背景技術：
PCB鉆削是鉆刀交替切削銅箔、玻璃纖維和樹脂材料的過程。銅箔硬度較高，樹脂具有脆性和分層性等特點，樹脂在鉆削過程中會因熱量增大而發(fā)生軟化產生粘性，與新生的玻纖切屑和銅箔切屑混合在一起粘附在橫刃上。因此，PCB鉆削過程會導致鉆刀磨損。對于厚銅板(總銅厚＞20OZ或單層銅厚＞2OZ)來說，由于銅厚和板厚的增加，鉆刀與板件摩擦在板件局部會產生大量熱量，使得鉆刀磨損會更嚴重。
鉆刀磨損后，鉆尖外側兩刃角崩損磨圓，對玻纖的切削轉化為擠壓，不能有效地切斷孔壁玻纖，玻纖容易產生裂紋而斷裂脫落，會導致孔壁粗糙度和暈圈增大。并且，鉆刀磨損后會產生和累積更多的熱量，導致基材的軟化程度和范圍增大，銅箔的形變范圍增大，進而導致釘頭增大。因此，鉆刀磨損會導致孔壁質量惡化，厚銅板鉆孔生產過程中更易出現暈圈、孔粗、釘頭和孔金屬化后微短等品質問題。
傳統(tǒng)的，為了改善鉆孔質量，通過調整鉆孔參數如降低進刀速和轉速，以及減少孔限(又稱鉆孔限數，鉆刀壽命參數，表示鉆刀的極限值鉆孔次數)來進行改進。但是，進刀速和轉速在一定范圍內對孔壁質量的影響并不顯著，而盲目減少鉆孔限數在很大程度上會影響生產效率，增加生產成本。
技術實現要素：
基于此，本發(fā)明在于克服現有技術的缺陷，提供一種在保證鉆孔質量的基礎上，提升生產效率、減少生產成本的厚銅板鉆孔的孔限計算方法及厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法。
其技術方案如下：
一種厚銅板鉆孔的孔限計算方法，包括以下步驟：
S1：查詢厚銅板的銅箔疊層結構，獲取各層銅箔的單層銅厚；
S2：計算厚銅板包含的所有半固化片的玻璃纖維布的總厚度∑玻纖厚度；
S3：計算厚銅板包含的所有半固化片的樹脂的總厚度∑樹脂厚度；
S4：計算厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y；
S5：將上述獲取的數值帶入厚銅板鉆孔的孔限數學模型中，計算得到孔限，所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型為：孔限＝鉆刀磨損值Y/{∑[(k1+k2×單層銅厚)×單層銅厚×35]+k3×∑玻纖厚度+k4×∑樹脂厚度}，k1＝(0.95～1.05)×4.926×10-9，k2＝(0.95～1.05)×7.772×10-9，k3＝(0.95～1.05)×4.8319×10-10，k4＝(0.95～1.05)×2.3046×10-10，其中，∑代表求和運算，單層銅厚的單位是OZ，玻纖厚度的單位是μm，樹脂厚度的單位是μm。
在其中一個實施例中，所述步驟S4包括以下步驟：
S41：查詢孔壁的孔粗極限值，根據孔粗極限值確定一個鉆刀磨損值Y1；
S42：查詢孔壁的釘頭極限值，根據釘頭極限值確定一個鉆刀磨損值Y2；
S43：查詢孔壁的暈圈極限值，根據暈圈極限值確定一個鉆刀磨損值Y3；
S44：比較Y1、Y2和Y3，取三者中的最小值作為鉆刀磨損值Y。
在其中一個實施例中，所述步驟S41的具體步驟為：
S411：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到孔粗與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)1＝k11+K22×Y，其中y1表示孔粗值，k11＝(0.95～1.05)×5.70975，k22＝(0.95～1.05)×722.7711；
S412：將所述孔粗極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)1中，計算得到所述鉆刀磨損值Y1。
在其中一個實施例中，k11＝5.70975，k22＝722.7711。
在其中一個實施例中，所述步驟S42的具體步驟為：
S421：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到釘頭與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)2＝k33+K44×Y，其中y2表示釘頭值，k33＝(0.95～1.05)×0.93045，k44＝(0.95～1.05)×33.65609；
S422：將所述釘頭極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)2中，計算得到所述鉆刀磨損值Y2。
在其中一個實施例中，k33＝0.93045，k44＝33.65609。
在其中一個實施例中，所述步驟S43的具體步驟為：
S431：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到暈圈與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)3＝k55+K66×Y，其中y3表示暈圈值，k55＝(0.95～1.05)×41.01324，k66＝(0.95～1.05)×2064.54；
S432：將所述暈圈極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)3中，計算得到所述鉆刀磨損值Y3。
在其中一個實施例中，k55＝41.01324，k66＝2064.54。
在其中一個實施例中，k1＝4.926×10-9，k2＝7.772×10-9，k3＝4.8319×10-10，k4＝2.3046×10-10。
一種上述所述的厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法，其特征在于，包括以下步驟：
確定厚銅板鉆孔中影響鉆刀磨損的因素，建立鉆刀磨損值Y的數學模型，鉆刀磨損值Y＝(厚銅板包含的銅箔對鉆刀磨損的影響M1+厚銅板包含的玻璃纖維布對鉆刀磨損的影響M2+厚銅板包含的樹脂對鉆刀磨損的影響M3)×孔限；
獲取M1與單層銅厚之間的函數關系、M2與玻纖厚度之間的函數關系，M3與樹脂厚度之間的函數關系；
獲取厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y；
建立與單層銅厚、玻纖厚度、樹脂厚度有關的孔限數學模型。
本發(fā)明的有益效果在于：
所述厚銅板鉆孔的孔限計算方法，通過建立厚銅板鉆孔的孔限數學模型，表示了孔限與鉆刀磨損值Y、單層銅厚、∑玻纖厚度、∑樹脂厚度之間的關系，其中，單層銅厚、∑玻纖厚度、∑樹脂厚度均是厚銅板已知的結構參數，最大的鉆刀磨損值Y也可通過查詢標準計算獲取，實際應用時，通過查詢對應類型的厚銅板的單層銅厚、∑玻纖厚度和∑樹脂厚度，并計算確定厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y，將上述數值帶入所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型中，即可確定該類型的厚銅板鉆孔的最優(yōu)化的孔限。所述厚銅板鉆孔的孔限計算方法，方法簡單，能夠快速、有效地預測出對應類型的厚銅板優(yōu)化的孔限，對實際生產中的厚銅板鉆孔提供指導意義，在保證孔壁質量的前提下提升生產效率，減少生產成本。
所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法，通過確定厚銅板鉆孔中影響鉆刀磨損的因素M1、M2、M3，可初步建立鉆刀磨損值Y與孔限之間的關系，然后通過實驗分析獲取M1與單層銅厚之間的函數關系、M2與玻纖厚度之間的函數關系、M3與樹脂厚度之間的函數關系，再確定對應類型的厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y，可建立孔限與單層銅厚、玻纖厚度以及樹脂厚度之間的數學模型，即建立孔限與對應類型的厚銅板已知的結構參數之間的數學模型。采用該方法建立的厚銅板鉆孔的孔限數學模型設計合理，僅與厚銅板已知的結構參數有關，通過查詢厚銅板的結構即可求得孔限，預測的孔限準確，能夠為厚銅板鉆孔提供指導意義，在保證孔壁質量的前提下提升生產效率，減少生產成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例所述的厚銅板鉆孔的孔限計算方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例進行詳細說明：
如圖1所示，一種厚銅板鉆孔的孔限計算方法，包括以下步驟：
S1：查詢厚銅板的銅箔疊層結構，獲取各層銅箔的單層銅厚；
S2：計算厚銅板包含的所有半固化片的玻璃纖維布的總厚度∑玻纖厚度；
S3：計算厚銅板包含的所有半固化片的樹脂的總厚度∑樹脂厚度；
S4：計算厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y；
S5：將上述獲取的數值帶入厚銅板鉆孔的孔限數學模型中，計算得到孔限，所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型為：孔限＝鉆刀磨損值Y/{∑[(k1+k2×單層銅厚)×單層銅厚×35]+k3×∑玻纖厚度+k4×∑樹脂厚度}，k1＝(0.95～1.05)×4.926×10-9，k2＝(0.95～1.05)×7.772×10-9，k3＝(0.95～1.05)×4.8319×10-10，k4＝(0.95～1.05)×2.3046×10-10，其中，∑代表求和運算，單層銅厚的單位是OZ，玻纖厚度的單位是μm，樹脂厚度的單位是μm。其中，(0.95～1.05)是指可以在0.95～1.05范圍內浮動變化，例如可以取為0.95、0.98、0.985、0.99、1、1.01、1.02、1.05等。本實施例中，k1＝4.926×10-9，k2＝7.772×10-9，k3＝4.8319×10-10，k4＝2.3046×10-10，所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型較為準確，求出的孔限較為精確。
所述厚銅板鉆孔的孔限計算方法，通過建立厚銅板鉆孔的孔限數學模型，表示了孔限與鉆刀磨損值Y、單層銅厚、∑玻纖厚度、∑樹脂厚度之間的關系，其中，單層銅厚、∑玻纖厚度、∑樹脂厚度均是厚銅板已知的結構參數，最大的鉆刀磨損值Y也可通過查詢標準計算獲取，實際應用時，通過查詢對應類型的厚銅板的單層銅厚、∑玻纖厚度和∑樹脂厚度，并計算確定厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y，將上述數值帶入所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型中，即可確定該類型的厚銅板鉆孔的最優(yōu)化的孔限。所述厚銅板鉆孔的孔限計算方法，方法簡單，能夠快速、有效地預測出對應類型的厚銅板優(yōu)化的孔限，對實際生產中的厚銅板鉆孔提供指導意義，在保證孔壁質量的前提下提升生產效率，減少生產成本。
具體的，所述步驟S4包括以下步驟：
S41：查詢孔壁的孔粗極限值，根據孔粗極限值確定一個鉆刀磨損值Y1；
所述步驟S41的具體步驟為：
S411：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到孔粗與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)1＝k11+K22×Y，其中y1表示孔粗值，k11＝(0.95～1.05)×5.70975，k22＝(0.95～1.05)×722.7711。本實施例中，k11＝5.70975，k22＝722.7711，孔粗y1與鉆刀磨損值Y之間的函數關系最為準確。
S412：將所述孔粗極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)1中，計算得到所述鉆刀磨損值Y1。
采用上述步驟S411、S412，可快速、方便、準確地確定出孔壁滿足孔粗質量要求下的最大的鉆刀磨損值Y1。
S42：查詢孔壁的釘頭極限值，根據釘頭極限值確定一個鉆刀磨損值Y2；
所述步驟S42的具體步驟為：
S421：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到釘頭與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)2＝k33+K44×Y，其中y2表示釘頭值，k33＝(0.95～1.05)×0.93045，k44＝(0.95～1.05)×33.65609。本實施例中，k33＝0.93045，k44＝33.65609，釘頭y2與鉆刀磨損值Y之間的函數關系最為準確。
S422：將所述釘頭極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)2中，計算得到所述鉆刀磨損值Y2。
采用上述步驟S421、S422，可快速、方便、準確地確定出孔壁滿足釘頭質量要求下的最大的鉆刀磨損值Y2。
S43：查詢孔壁的暈圈極限值，根據暈圈極限值確定一個鉆刀磨損值Y3；
所述步驟S43的具體步驟為：
S431：進行實驗分析并對實驗數據進行擬合，得到暈圈與鉆刀磨損值之間的線性函數關系式y(tǒng)3＝k55+K66×Y，其中y3表示暈圈值，k55＝(0.95～1.05)×41.01324，k66＝(0.95～1.05)×2064.54。本實施例中，k55＝41.01324，k66＝2064.54，暈圈y3與鉆刀磨損值Y之間的函數關系最為準確。
S432：將所述暈圈極限值帶入所述線性函數關系式y(tǒng)3中，計算得到所述鉆刀磨損值Y3。
采用上述步驟S431、S432，可快速、方便、準確地確定出孔壁滿足暈圈質量要求下的最大的鉆刀磨損值Y3。
S44：比較Y1、Y2和Y3，取三者中的最小值作為鉆刀磨損值Y。
具體的，孔壁質量標準在IPC-Ⅱ級標準下進行查詢，所述孔粗極限值為20μm，釘頭極限值為1.5，暈圈極限值為120μm，符合要求，滿足實際生產需求。通過步驟S41、S42和S43，可得到不同標準下限定的最大的鉆刀磨損值Y1、鉆刀磨損值Y2、鉆刀磨損值Y3，通過步驟S44，取三者中最小的鉆刀磨損值作為鉆刀磨損值Y，最后得到的鉆刀磨損值Y即可使三種孔壁質量表征都滿足要求，通過該鉆刀磨損值Y計算得到的孔限也可保證孔壁質量符合要求。
采用本實施例的厚銅板鉆孔的孔限計算方法，對某一類型的厚銅板的孔限進行預測，并根據該預測孔限進行鉆孔，將預測孔限與生產規(guī)定孔限的鉆孔質量效果進行對比，結果如下：
上述結果表明，使用本發(fā)明預測的孔限和生產規(guī)定的孔限進行鉆孔，兩者的孔壁質量相差不大，均符合IPC-Ⅱ級標準。實施例所述的厚銅板鉆孔的孔限計算方法，能夠根據對應類型的厚銅板的已知結構參數來有效預測該類型厚銅板鉆孔時的優(yōu)化孔限，具有實際意義，可以在保證孔壁質量的前提下，提升生產效率，減少生產成本。
一種上述所述的厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法，包括以下步驟：
確定厚銅板鉆孔中影響鉆刀磨損的因素，建立鉆刀磨損值Y的數學模型，鉆刀磨損值Y＝(厚銅板包含的銅箔對鉆刀磨損的影響M1+厚銅板包含的玻璃纖維布對鉆刀磨損的影響M2+厚銅板包含的樹脂對鉆刀磨損的影響M3)×孔限。具體的，厚銅板鉆孔是指鉆刀重復交替鉆削銅箔、樹脂、浸過樹脂的玻璃纖維布三種不同材料的過程，因此鉆刀磨損受到單孔行程和孔限的影響。而單孔行程的影響主要由厚銅板的設計如單層銅厚、玻纖厚度和樹脂厚度等決定，即孔限、單層銅厚、玻纖厚度和樹脂厚度是影響鉆刀磨損的重要因素，因此，即可初步構建出上述鉆刀磨損值Y的數學模型。
獲取M1與單層銅厚之間的函數關系、M2與玻纖厚度之間的函數關系，M3與樹脂厚度之間的函數關系。具體的，可通過實驗分析，并對實驗數據進行比較擬合得到上述相應的函數關系，本實施例中，M1＝∑[(k1+k2×單層銅厚)×單層銅厚×35]，其中，k1＝(0.95～1.05)×4.926×10-9，k2＝(0.95～1.05)×7.772×10-9，單層銅厚的單位是OZ。M2＝k3×∑玻纖厚度，其中，k2＝(0.95～1.05)×7.772×10-9，玻纖厚度的單位是μm。M3＝k4×∑樹脂厚度，其中，k4＝(0.95～1.05)×2.3046×10-10，樹脂厚度的單位是μm。
獲取厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y。具體的，可通過實驗分析，得到鉆刀磨損分別與孔壁粗糙度、釘頭、暈圈之間的函數關系式，查詢IPC-Ⅱ級標準，獲取標準下的孔粗極限值、釘頭極限值以及暈圈極限值，將獲取的孔粗極限值、釘頭極限值以及暈圈極限值分別帶入對應的函數關系式中，對應得到鉆刀磨損值Y1、鉆刀磨損值Y2和鉆刀磨損值Y3，然后比較Y1、Y2和Y3，取三者中的最小值作為鉆刀磨損值Y。
建立與單層銅厚、玻纖厚度、樹脂厚度有關的孔限數學模型。
所述厚銅板鉆孔的孔限數學模型的建立方法，通過確定厚銅板鉆孔中影響鉆刀磨損的因素M1、M2、M3，可初步建立鉆刀磨損值Y與孔限之間的關系，然后通過實驗分析獲取M1與單層銅厚之間的函數關系、M2與玻纖厚度之間的函數關系、M3與樹脂厚度之間的函數關系，再確定對應類型的厚銅板孔壁質量符合標準的情況下的鉆刀磨損值Y，可建立孔限與單層銅厚、玻纖厚度以及樹脂厚度之間的數學模型，即建立孔限與對應類型的厚銅板已知的結構參數之間的數學模型。采用該方法建立的厚銅板鉆孔的孔限數學模型設計合理，僅與厚銅板已知的結構參數有關，通過查詢厚銅板的結構即可求得孔限，預測的孔限準確，能夠為厚銅板鉆孔提供指導意義，在保證孔壁質量的前提下提升生產效率，減少生產成本。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。