Технология изготовления печатных плат

Привод оси Z

В основном применяются механические приводы для оси Z. Это обусловлено большим ходом и распространенностью. Существуют установки (например LPKF ProtoMat) вертикальный ход инструмента которых обеспечивается электромагнитным или пневмоприводом.

Электрошпиндели

Электрошпиндель должен обеспечивать достаточную частоту вращения сверла, и достаточный передаваемый момент на сверло. Большая частота вращения обеспечивает большую производительность. Так как электрошпиндель перемещается с помощью ходовых винтов и шаговых двигатель, его габариты должны быть соответствующими.

Электрошпиндели можно разделить на три группы в зависимости от выполняемых технологических операций:

· Свеpх-высокоскоpостные электрошпиндели для сверления плат печатного монтажа с частотой вращения 110 000 - 180 000 об/мин. В качестве опор обычно используются газовые (аэростатические и аэродинамические) опоры.

· Высокоскоростные электрошпиндели для сверления и фрезерования плат печатного монтажа с частотой вращения 80 000 -100 000 об/мин. В качестве опор обычно используются газовые (аэростатические и аэродинамические) опоры.

· Высокоскоростные электрошпиндели для фрезерования плат печатного монтажа с частотой вращения 35 000 - 45 000 об/мин. В качестве опор обычно используются опоры качения.

Установка инструмента

Установка может, производится как в ручную, так и автоматически. Инструмент во втором случае устанавливается из специальных кассет. При установке инструмента вручную, производительность намного ниже, чем при автоматической.

В некоторых современных установках используется так же устройства контроля за состоянием сверла.

Режимы сверления

Под режимами сверления будем подразумевать скорость вращения шпинделя (скорость резания) и подачу. Скорости резания и подачи должны выбираться так, чтобы получить оптимальные соотношения между высокой производительностью, стойкостью сверл и хорошим качеством отверстий. Оптимальная скорость резания подбирается для каждого типа материала и каждого типа конструкции ПП и тщательно, потом поддерживается в процессе производства. При оценке параметров резания следует иметь в виду, что скорость вращения сверла - величина непостоянная: в зависимости от момента инерции шпинделя он получает то или другое замедление по мере врезания сверла в тело платы, при пересечении различных слоев материала шпиндель получает разное замедление.

Скорость подачи выбирается из тех соображений, что слишком малая подача увеличивает нагрев сверла и стенок отверстия, большая подача ограничена геометрией сверла - главный задний угол, а должен быть всегда больше, чем угол реза.

Точность сверления

Современное автоматическое оборудование позволяет высверливать отверстия с точностью, большей достигаемой обычно в условиях производства. Причина этого заключается в том, что на точность сверления оказывает влияние ряд факторов, связанных с неточностями геометрии сверл и особенностями стеклотекстолитов.

Чем острее и прочнее сверло, тем меньше его доля в суммарной ошибке. Та или иная степень разбалансировки, присущая любому сверлу, всегда приводит к эксцентриситету. Прочные стеклянные волокна стеклоткани отклоняют сверло, ему легче ввинчиваться в мягкую смолу. Ясно, что точность сверления будет выше в материале, армированном тонкой стеклотканью. Поэтому точность сверления повышается с уменьшением толщины стекловолокна, плотности переплетения, увеличения диаметра сверла и содержания связующего. По мере увеличения стопы ПП отклонение сверла становится все более заметным в нижних платах. Центрирование сверла можно намного улучшить, используя головку прижима или короткие сверла. При сверлении прецизионных ПП использование головки прижима обязательно, при этом запрещается сверление более одной ПП в пакете.

Сверла

Сверло - основной инструмент используемый, для получения отверстий в производстве печатных плат. Общий вид сверла представлен на рисунке.

Материалы сверл

Сверла в основном изготовляют из карбида вольфрама. Его большое сопротивление износу (и относительно низкая стоимость) делают его наиболее подходящим материалом для сверления очень абразивных материалов. Однако это хрупкий материал, что накладывает особые требования к хранению и уходу за сверлами.

Конструкция сверл

Сверла для обработки печатных плат отличается от общих машиностроительных. Рассмотрим эти особенности:

· предельно малая толщина режущей грани уменьшает трение за счет уменьшения площади контакта между сверлом и дном отверстия;

· тщательная обработка поверхностей направляющих ленточек и главной задней поверхности (Rz < < 0,8 мкм) и спиральных канавок (Rz < 1,6 мкм) гарантирует большую стойкость, лучший отвод стружки и высокое качество отверстия;

· большое стружкоотводное пространство (k << 0,2 d) способствует лучшему удалению стружки, благодаря этому степень нагревания значительно меньше, а также уменьшается нанос смолы на стенки отверстия;

· с увеличением прочности стержня возрастает собственная стабильность, и предотвращаются сильные собственные колебания сверла; четырехгранная заточка, обеспечивающая хороший режим резания, и призматическая вершина сверла обеспечивают хорошую центровку, благоприятствуют удалению стружки, сверлению без задиров;

· обратная конусность сверла (0,02 мм на 10 мм длины) уменьшает трение и способствует уменьшению теплообразования. Между тем обратная конусность должна быть настолько мала, чтобы диаметр сверления даже после нескольких переточек еще не выходил за пределы допуска;

· особые требования к концентричности между хвостовикам и рабочей частью сверла (примерно 0,005 мм) направлены на улучшение точности центровки в процессе сверления;

· важное значение имеет симметрия режущих кромок; осевое биение режущих кромок, измеряемое у ленточек, не должно превышать 0,01 мм.

На рисунке изображены отличительные признаки сверл для сверления отверстий в печатных платах: 1 - предельно малая толщина режущей грани; 2 - большое стружко-отводное пространство; 3 и 4 - большая симметрия режущих кромок; 5 - обратная конусность рабочей части сверла - X; 6 - утолщающаяся к основанию сердцевина сверл улучшенной конструкции - у; 7 - цилиндрический участок рабочей части сверла улучшенной конструкции;

Многие из приведенных параметров геометрии и поверхности сверл можно получить только на специальном прецизионном станке, снабженном набором алмазных кругов различной зернистости. Только при этих условиях можно затачивать твердосплавные сверла, которые по качеству шлифованной поверхности не отличались от требований ГОСТ 22095 и технологической документации.

Стружко-отводное пространство можно увеличить только уменьшением толщины сердцевины сверла. Это влечет за собой опасность увода сверла, особенно при сверлении без направляющих втулок. Компромиссное решение состоит в выполнении сердцевины в виде конуса с основанием у хвостовика.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18