文/羊城派记者 张璐瑶 通讯员 黄学茭 黄华利 卢迪
图/羊城派记者 汤铭明

广工大王成勇教授（中）和团队部分成员在2019年度国家科学技术奖励大会现场（采访对象供图）

一个细到只有头发丝的一半、肉眼几乎看不见的钻头，能有什么用？在广东工业大学王成勇教授团队的实验室里，这个“小钻头”大有文章，它决定着高性能计算机、超算、高铁列车等高端装备制造的安全性和可靠性。

1月10日，该团队联合多家企业，经过十余年产学研用协同创新研究的项目成果《高端印制电路板高效高可靠性微细加工技术与应用》荣获2019年度国家科学技术进步奖二等奖。

1c㎡电路板上打600个孔

从“孔”入手突破技术壁垒

1月10日，王成勇团队研究的项目成果《高端印制电路板高效高可靠性微细加工技术与应用》荣获2019年度国家科学技术进步奖二等奖   

如果你仔细观察过电路板，就会发现这块或大或小的板子上，有数不清的微小孔洞。王成勇告诉记者，他们所做的工作，就是钻好这些孔。

在电路板上钻孔，并不是简单的手工活。高端印制电路板被誉为“电子工业的基石”，从手机到电脑、高铁等高端装备，都离不开电路板。

“以手机为例，现在手机追求大屏、极致薄、轻便，而且要集成越来越多的功能，这意味着里面电路板上的元器件和线路越来越密集。线路由线和孔组成，一个微孔的质量问题就可能使得整板报废，电子系统失效。同样，孔越小、越密集，信号传输就越好，有的板1c㎡面积大小就要钻600多个孔。”王成勇说。电子产品的集成化、微型化、高性能化，对高端印制电路板制造工艺提出了新的挑战。

就像是在螺蛳壳里做道场，对于王成勇团队来说，他们面对的电路板越来越小，要打的孔越来越小、越来越密，材料越来越复杂、层数越来越多、就像叠汉堡一样，打孔难度越来越大。

这样细小且穿透力强的钻头，要用什么材料去做？用什么方法做出来？做出来以后怎样加工才能保证孔质量好？如何保证钻头质量好、不会断且耐磨损？ 

2007年，团队与深圳市金洲精工科技股份有限公司合作研究印制电路板机械钻削加工技术。王成勇和搭档付连宇博士提出疑问：“这么小的孔，是钻出来的还是冲出来的？”

就从这么一个小小的问题入手，团队一直研究了十余年。团队成员、广东工业大学副教授郑李娟从硕士到博士期间，专门研究这一问题。“印象最深刻的是最初的讨论，电路板上微小孔是冲出来的还是钻出来的？孔与孔之间是否又会互相影响？钻深孔的时候会不会偏移？这一系列的问题当时行业内没有共识，所以我们去针对性地做了实验和产线研究，最终系统地解释了这些问题。”她说。

“一根针”研究了十余年

成果为高铁制造等提供支撑

王成勇教授科研团队

问题总是接踵而至。针对怎么打孔的问题，团队经过多次深入企业调研，提出研究超高速钻削多层高密度印制电路板的基础理论。

但电路板这种多元多层复合材料是怎么被去除的？刀跟材料怎么作用的/怎么失效的？要加工好这么小的孔需要配备怎样材料的刀具和工艺？团队又接着攻关微细刀具材料制备、微细刀具设计与制造、微孔群加工工艺几大核心技术。

王成勇告诉记者，近十来年，中国电子工业迅猛发展，材料变化也越来越多，团队期间涌现各种新材料出现的各种问题开展许多研究。其中，为了提高微细钻头耐磨性，团队与株洲硬质合金集团有限公司、深圳市金洲精工科技股份有限公司多家企业联合开发印制电路板超微细硬质合金棒材基体、微细刀具复合涂层制备和微细刀具设计与刃磨等技术研究。“做出头发丝一半大小都不到的钻头，只有20微米，就像在头发丝上开个槽，非常难。”

为进一步优化微细钻头，团队又联合深南电路股份有限公司、广州杰赛科技股份有限公司、生益电子股份有限公司、深圳市柳鑫实业股份有限公司多家企业，研究与不断变化的新材料和高质量要求相匹配的微细加工工艺技术，对多种高端电路板持续进行高效高可靠性微细加工刀具与工艺研发。

历经十余年的产学研用协同创新研究，项目组最终突破了微细钻头易磨损、易折断、微孔群加工质量差效率低等行业难题。成果形成系列印制电路板超微细硬质合金微细刀具材料、微细刀具和高端印制电路板规模化生产，在多个著名高端印制电路板企业得到成功应用，满足了高铁、超算与高性能服务器、新能源汽车、消费电子等，对高端印制电路板的重要需求。

“我们不是‘一根针打天下’，而是材料、设计、制造、工艺组合在一起，形成了一系列成果。”王成勇说，该成果不仅推动了我国机械微细刀具技术发展，提升了制造业关键基础材料、工艺和零部件的核心竞争力，也打破了高端印制电路板受制于人的被动局面，有力支撑了我国高性能计算机、超算、高铁列车等高端装备制造业的发展。

此外，团队联合8家企业共同完成的成果“多元多层高端印制电路板微细钻铣加工关键技术及应用”，曾获2018年中国机械工业科学技术奖一等奖。

从国家需求中寻找科学问题

十余年培养百余名优秀人才

“与广东崛起共成长，为广东发展做贡献。”这是广东工业大学行政楼墙上的一句话，也是这个团队的使命之一。

“这个项目之所以能够取得成果，一方面是由于我们以地方经济建设和国家重大需求为导向进行研究；另一方面是因为我们不断到企业搜集生产实际对产品研发创新的需求，高等学校工程科学的科研，一定要从生产中、从国家和地方经济建设需求中寻找科学问题，通过科学问题的深入研究，在技术、工艺上做突破，给企业与产业的发展给予创新技术支撑。”王成勇告诉记者，“这个过程中，团队参加研究的同学们，都能感受到，我们所做的工作和努力，是与国家发展密切联系的，是有价值的，从而激发了年轻人积极投身于国家现代化建设的伟大事业，为实现民族振兴、国家富强而努力奋斗的积极性主动性和创造性”

十几年的研究中，项目团队也陆续培养了百余名优秀人才。王成勇告诉记者，未来，他希望能将团队更多的科研成果直接应用于本科教学，将科研成果及时融入到本科课堂授课内容中去，把最新的知识和信息传递给本科生，引导本科生对科学研究的兴趣，提高他们应用基础知识分析解决实际问题的能力等。

王成勇告诉记者，获国家科技奖不是终点，团队的研究还将继续。未来，团队还将继续结合印制电路板产业最新发展共需求，持续深入地与PCB上下游企业开展产学研战略合作，推动产业的转型升级和不断发展。目前，团队正与多家企业合作，面向下一代通信、服务器用高端电路板的机械和激光加工，开展绿色高效微细加工技术、精密加工装备和检测等研究。

来源 | 羊城派
责编 | 解素蔚