Печатные платы

Архив рубрики «Минимальное количество технологических отверстий»

Глубокие и чистые канавки сверла в сочетании с острыми режущими кромками — необходимое условие качественного сверления МПП.

Сверление заготовок необходимо производить с подкладкой из гетинакса тощнной 0,8—1,5 мм. Можно в качестве подкладки использовать последнюю заготовку, засверливая ее на ‘/г толщины, а затем используя ее первой в следующем пакете заготовок. При сверлении заготовок слоев многослойных плат рекомендуется применять подкладки с обеих сторон.

При сверлении плат пакетом поступают таким образом, чтобы толщина пакета была менее длины канавки сверла, что обеспечивает возможность выхода стружки. Обычно пакет состоит из 4—5 заготовок. Отверстия диаметром 2,5 мм и более сверлятся в два приема: вначале сверлится отверстие сверлом 1,5—1,8 мм, а затем оио рассверливается сверлом большого диаметра.

Сверление отверстий в заготовках печатных плат производится с помощью станков с программным управлением, обеспечивающих достаточно высокую производительность и точность.

Станки должны удовлетворять следующим требованиям: частота вращения шпинделя должна быть не менее 10 000 об/мнн, подача шпинделя — не более 0,1 мм/об, отклонения от перпенднкурярности оси шпинделя к базовой поверхности — менее 0,1 мм, биение сверла — менее 0,02 мм, усиление прижима вокруг обрабатываемого отверстия 1,5—2,0 МПа, точность перемещения по координатам не более ±0,05 мм, скорость движения воздуха в патрубке отсасывающего устройства — не менее 25 м/с.

Перечисленным выше требованиям удовлетворяет ряд конструкций станков отечественного производства, в том числе представленных в табл. 6.

Таблица 6. Характеристика сверлильных станков с ЧПУ

Кроме станков с программным управлением применяются стайки с ручным управлением типов КД-Ю (станок с оптическим проектором) и КД-09 (станокс щуповым устройством).

В практике предприятий применяются импортные станки с ЧПУ (табл. 7).

Таблица 7. Характеристика импортных станков

Прижимные втулки защищают сверло от изгибов и гарантируют вход сверла под прямым углом, что особенно важно для МПП.

Заусенцы, образующиеся при сверлении, обычно удаляют механической зачисткой или электрохимическим полированием. Механическая зачистка поверхности фольги позволяет также удалять различного рода загрязнения, окислы, мелкие царапины, забоины.

Зачистка может осуществляться различными способами: шлифовальными кругами как эластичными, так и иа жесткой связке; металлическими и неметаллическими щетками; пемзой; абразивной суспензией и т. п.

Наибольшее распространение в отечественной практике получила механическая зачистка с помощью вращающихся дисков из объемно-шлифовального полотна, в котором распределены абразивные материалы различной зернистости. -

Диски из объемно-шлифовочиого полотна толщиной 6 мм выпускаются по ТУ 2-036-755—78, диски типа „Акрол" — по ТУ 476-651—79. Наружный диаметр дисков — 120—125 мм, внутренний 30—32 мм. В сжатом виде круги или диски имеют толщину 3 мм. В установке для зачистки АРСМ 3.190.001 имеется четыре валика по два с каждой стороны, между которыми по конвейеру проходят заготовки. На валики монтируются шлифовальные круги по 200 шт. иа каждый валик. Частота вращения валиков до 1000 об/мии. Скорость конвейера от 0,2 до 2,0 м/мии. Установка вмонтирована в состав линии для химико-механической подготовки поверхности заготовок печатных плат ГГМ1.240.006.

Сверление отверстий, подлежащих металлизации, является одной из важных операций в производстве печатных плат, так как от ее выполнения зависит качество металлизации и точность совмещения проводящих рисунков схемы.

Сверлением создается микрошероховатость поверхности, которая обусловливает хорошие условия для адсорбирования каталитических частиц палладия и соответственно последующее качественное меднение. Диаметр сверла, с помощью которого производится сверление, должен выбираться с учетом толщины слоя металлизации и допуска на сверление.

Расчет номинального диаметра сверла производится по формуле

Осв = £>„ + 0,8(Д,-г-Д2)+26,

где Dee — номинальный диаметр сверла; D„ — номинальный диаметр металлизированного отверстия; Ai — предельные отклонения диаметра, зависящие от станка и составляющие ие более 0,1 мм для отверстий диаметром до 0,8 мм и 0,12 мм для отверстий диаметром от 0,8 до 3,0 мм, Д2 — отклонения, обусловленные деформацией материала, возникающие после выхода сверла вследствие усилий сжатия, Д2 = 0,03±0,05 мм; S — толщина металлического покрытия, 6 = 25 мкм.

При выборе сверла необходимо учитывать, что по ГОСТу 22093—77 диаметры сверл различаются между собой на величину, кратную 0,1, т. е. образуют ряд 0,9; 0,8; 0,7 и т. д., поэтому полученные по вышеприведенной формуле результаты следует округлять до десятых долей миллиметра. В некоторых отраслевых стандартах рекомендуется диаметр сверла увеличивать на 0,10—0,15 мм по отношению к диаметру металлизированного отверстия.

Предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки не должны превышать ±0,2 мм, для многослойных печатных плат эта величина принята ±0,1 мм.

Рис. 6. Спиральное

сверло в сечении: а — главный задний угол; р — вспомогательный задний угол

В соответствии с ГОСТ 23664—79 шероховатость стенок отверстий не должна превышать 40 мкм. Заполировка, поджог и засаливание поверхности не допускаются.

Сверление необходимо производить цилиндрическими спиральными сверлами, изготовленными из твердого сплава марки ВК8 или ВК6М. Твердый сплав состоит из смеси карбидов вольфрама (90—94 %) и карбидов кобальта (5 %).

Для скоростного сверления рекомендуются укороченные сверла по ГОСТ 20686—75. Сверла из углеродистой или легированных сталей совершенно непригодны, так как затупляются после сверления нескольких отверстий.

Геометрия сверла оказывает большое влияние на качество сверления и на стойкость сверла. Выпускаемые промышленностью сверла (рис. 6) имеют следующие основные параметры (… °): главный задний угол— 15—17; вспомогательный задний угол — 30—32; угол при вершине— 100—125.

Увеличенный против нормы угол при вершине влечет за собой увеличение осевого отклонения сверла вследствие „скольжения"; при очень малом угле имеет место осевое отклонение внутри материала.

Спиральные канавки должны быть хорошо отшлифованы для облегчения выхода стружки из зоны сверления.

Режим сверления

Частота вращения, тыс. об/мин……. 10—90

Скорость резания, м/мин……… 70_15о

Скорость резания для МПП, м/мин….. 40_70

Подача, мм/об…………. 0,02—0,07

Подача при сверлении МПП, мм/об….. 0 02_0 05

При малых подачах происходит разрыхление стеклянных нитей, при больших — оплавление и расслоение материала. Отклонение от режимов сверления и затупление режущих кромок обусловливают ряд дефектов, приведенных в табл. 5.

Фиксирующие и технологические отверстия получают сверлением, а при крупносерийном производстве — штамповкой. Процесс сверления предполагает весьма высокие требования к точности расположения отверстий, так как от этого зависит совпадение контакт ных площадок н других элементов проводящего рисунка в платах всех типов. В связи с этим предельные отклонения расстояний между центрами просверленных отверстий должны быть следующие: ±0,05 мм при расстоянии до 180 мм, ±0,08 мм прн расстоянии от 180 до 360 мм и ±0,1 мм при расстоянии свыше 360 мм.

В многослойных платах предельные отклонения не должны превышать ±0,03 мм. Эти требования могут быть соблюдены, если в сверлильных станках биение сверла не превышает 0,02 мм, а отклонение от перпендикулярности оси шпинделя к базовой поверхности стола составляет не более 0,01 мм. Сверление производят на коор-динатно-расточном или настольных сверлильных станках типов С-106, С-155 или 2М 103П.

В первом случае используют твердосплавные сверла по ГОСТ 17274—71 и ГОСТ 17275—71, а заготовки плат укладывают пакетом толщиной до 4,5 мм, подкладывая под нижнюю заготовку лист гетинакса толщиной 0,8—1,5 мм. При сверлении тонких диэлектриков (менее 0,5 мм), триацетатной пленки, прокладочной стеклоткани и других материалов гетинаксовая прокладка устанавливается с обеих сторон.

При сверлении на настольных сверлильных станках применяют твердосплавные сверла по ГОСТ 4010—77. Частота вращения шпинделя 1000—1900 об/мин. Сверление производят через кондуктор, также укладывая заготовки плат пакетом до 4,5 мм. После сверления отверстия обрабатывают развертками по ГОСТ 16086—70 или ГОСТ 1672—71.

загрузка заготовок иа конвейер, зачистка шлифовальными кругами, промывка водопроводной водой (под высоким давлением), визуальный контроль качества зачистки, обработка 50 %-иым раствором соляной кислоты, промывка водопроводвой водой, сушка воздухом, разгрузка заготовок с конвейера.

На некоторых предприятиях используют для механической зачистки импортные установки фирм «Реско» (Италия), «Билко» (США) и др., в которых осуществляется зачистка шлифовальными кругами или обработка щетками, смоченными в суспензии пемзы с водой. Тонкие фольгироваиные диэлектрики размером до 200 мм можно защищать на установках ферромагнитной зачистки, в которых стальной порошок под влиянием переменного магнитного поля ударами о поверхность создает равномерно-матовую микрошероховатую поверхность. Ферромагнинтная установка имеет, однако, ограниченное применение из-за невозможности обработки заготовок с отверстиями, внедрения частиц железа в медь, сложности в приобретении порошков и возможности использования ее только для плат размером менее 200 мм.

К числу механических способов зачистки относят также гидро-абразивиую обдувку заготовок, используемую для удаления с поверхности фольгированного диэлектрика окисных пленок, заусенцев, а также смолы, с торцов контактных площадок, наволакиваемой в процессе сверления.

Гидроабразивная обработка весьма эффективно используется для удаления из отверстий многослойных печатных плат травильных шламов, образующихся после операции травления диэлектрика В конвейерной установке типа «Бласт» смонтировано по 11 форсунок с каждой стороны, через которые подается образнвная водяная пульпа под давлением 0,55—0,7 МПа, являющаяся смесью карборунда SiC (зернистостью М40) с водой в отношении 1 : 3.

Установка позволяет обрабатывать заготовки плат с максимальным размером 500X500 мм и минимальным — 80X80 мм. Форсунки совершают колебательные движения с частотой качания от 0,83 до 1,67 качаний в секунду. Расход воздуха в установке — 13 м3/мин. Для мелкосерийного и опытного производства такая энергоемкая установка нерентабельна, поэтому выпускается устройство, в котором заготовка совершает возвратно-поступательное движение в водной суспенции абразивного материала зернистостью М40 в отношении 2:1. Количество циклов в минуту—120, продолжительность обработки 10—15 мин.