Механическая обработка печатных плат.

 

В производстве ПП до 60 % трудо­затрат приходится на механическую обработку, которая включает:

· получение заготовок путем резки листового материала и раскроя лис­та либо штамповкой;

· формирование контура платы фрезерованием;

· выполнение отверстий в плате свер­лением либо штамповкой.

В серийном и мелкосерийном про­изводстве для резки листового мате­риала применяют гильотинные ножни­цы, которые состоят из подвижного и неподвижного ножей, изготовленных из инструментальной стали У8А, при­жима разрезаемых материалов и упо­ра, регулирующего ширину заготовок. Геометрические параметры режущей части подвижного ножа: передний угол 0 – 5°, задний 10 – 15° , для не­подвижного ножа задний и передний углы равны 0°. Параллельные ножи устанавливаются с минимальным за­зором

0,02 – 0,03 мм по всей длине (рис. 2.15, а). Недостатки оборудова­ния – низкая производи-тельность, возможность образования сколов на краях заготовок.

В серийном и крупносерийном производстве материал разрезают с помощью одно- и многоножевых ро­ликовых ножниц, в которых ножи из­готовлены из металлокерамического твердого сплава ВК8М. Ножи уста­навливают с зазором 0,01 – 0,03 мм и вращают навстречу друг другу со ско­ростью 2 – 10 м/мин (рис. 2.15, б).

 

 

Рис. 2.15. Схема резания гильотинными (а) и ро­ликовыми (б) ножницами

 

Для получения заданной ширины заготов­ки ножницы снабжены регулируемы­ми упорами. Образующуюся пыль от­сасывают с помощью промышленных пылесосов. Кинематическая скорость резания достигает 24 м/мин, макси­мальная ширина разрезаемого мате­риала 1300 мм, потребляемая мощ­ность 3 кВт.

 

Обработка плат по контуру (снятие технологического припуска) осущест­вляется фрезерованием на специали­зированных фрезерных станках, рабо­тающих по контуру, или на много­шпиндельных станках с программным управлением. Такой способ отличает­ся высокой производительностью, до­пускает обработку плат в пакете по 6 – 10 шт., дает хорошее качество кро­мок и точность размеров в пределах ±0,025 мм. В качестве инструмента используются алмазные дисковые фре­зы или твердосплавные фрезы диа­метром 3 – 8 мм.

Для получения монтажных отвер­стий в ПП применяют пробивку на специальных штампах и сверление.

Пробивкуиспользуют в тех случаях, если отверстия в дальнейшем не под­вергаются металлизации. Для улучше­ния качества отверстий применяют прижим заготовки с помощью про­кладки из картона, которая предохра­няет пуансоны от налипания на них стружки. Уменьшению усилия про­бивки и повышению чистоты среза способствует предварительный подо­грев заготовок до 80 – 100°С со скоро­стью подогрева 5 – 8 °С/мин.

Недостатки: возможны разрывы фоль­ги, затягивание проводников внутрен­них слоев МПП в отверстия, расплю­щивание торцов контактных площадок.

Сверление отверстийобеспечивает необходимое качество операции и ее высокую точность. Сверление в платах из гетинакса и текстолита обычно производят сверлами из быстрорежу­щей стали Р18. Для стеклотекстолита вследствие его высокого абразивного воздействия и низкой теплопроводно­сти стойкость сверл из стали Р18 ока­зывается низкой, поэтому применяют сверла из твердых сплавов ВК6М.

К сверлам для обработки отверстий ПП предъявляют следующие требо­вания:

· диаметр сверл должен быть на 0,1 – 0,15 мм больше диаметра металли­зированного отверстия для компен­сации некоторой упругости диэлек­трика и толщины металлизации в отверстии;

· рабочая часть сверл должна иметь обратную конусность в пределах 0,02–0,03 мм для уменьшения тре­ния в процессе обработки;

· радиальное биение рабочей части относительно хвостовика не должно превышать 0,02 мм;

· несимметричность режущих кромок относительно оси сверла должна составлять не более 0,02 мм, а осевое биение кромок, проверяемое на их середине, не более 0,01-0,02мм;

· поверхности стенок и спиральных канавок должны быть полирован­ными для предотвращения налипа­ния смолы в процессе сверления;

· оптимальный угол при вершине сверла должен составлять: 122 – 130° , угол спинки зуба: 30 – 35° , угол крутизны спирали: 25 – 30° (рис. 2.16);

· оптимальная скорость резания твердосплавными сверлами составляет
25 – 50 м/мин;

· стойкость сверла 2000–4000 отверстий, после чего оно перетачивается и очищается от налипших связующих веществ материала платы;

· твердосплавные сверла допускают 5 – 6 переточек.

 

Рис. 2.16. Сверло для печатных плат

 

Диаметр сверла рассчитывается по уравнению:

 

 

где D_o – диаметр отверстия;

Δ₁ – пре­дельно допустимое отклонение диа­метра отверстия (±0,05 мм);

Δ ₂ – до­пустимое уменьшение диаметра после охлаждения заготовки (5 % от толщи­ны платы), мм.

В качестве оборудования для свер­ления отверстий в ПП применяются многошпиндельные станки с про­граммным управлением, имеющие ав­томатизированный привод по двум координатам. К таким станкам предъ­являются следующие требования: же­сткость конструкции; точность и высо­кая скорость позиционирования; мак­симальное число оборотов шпинделя; высокие скорости хода шпинделя.

Применение в сверлильных станках вместо традиционных чугунных ста­нин гранитных обеспечивает вибро­поглощение, снижает температурные деформации. Оптимальное число обо­ротов шпинделя лежит в диапазоне 45000 – 120000 об/мин. Скорость обратного хода достигает 25 м/мин. В станках современного типа приме­няют автоматическую смену сверл по программе, управление от мини-ЭВМ или микропроцессора.

Основные проблемы при сверлении отверстий в платах – повышение дол­говечности сверл, борьба с наволаки­ванием размягченной смолы на сверла и на медные кромки отверстий, пре­пятствующим последующей металли­зации отверстий. Для борьбы с этим явлением предложены: применение охлаждающих сред (воды, водяного тумана, сжатого воздуха) в зоне свер­ления; сверление под водой (техниче­ски трудно осуществимо); гидроабра­зивная очистка поверхности отверстий после сверления.

Гидроабразивная обработкас ис­пользованием шлифовальных микро­порошков применяется при подготов­ке поверхности платы к проведению технологического процесса (для зачи­стки поверхности фольгированного диэлектрика). Механизированную механическую подготовку проводят так­же крацеванием вращающимися ка­проновыми или нейлоновыми щетка­ми, на которые подаются струи абра­зивной суспензии. Заготовка при этом перемещается с помощью конвейера со скоростью 0,5 – 1,0 м/мин. Обраба­тываются заготовки с минимальными размерами 100×100 мм и максималь­ными 500×500 мм. Расход воздуха при полной нагрузке 13 м³/мин, потреб­ляемая мощность 1,6 кВт.

Установка гидроабразивной зачистки поверхности фольгированного диэлек­трика от оксидной пленки и отверстий от заусенцев, наволакиваемой смолы и стружки (типа АРСМ 3.190.000) об­легчает последующую операцию подтравливания диэлектрика, позволяет исключить ручной труд. Абразивный материал – микропорошок М40 – подается с помощью 21 форсунки под давлением сжатого воздуха. Для по­вышения равномерности форсунки покачиваются на угол 20 – 40° с числом качаний 35 – 60 в минуту.

return false">ссылка скрыта

Для формирования переходных отвер­стии, вырезки пазов, разделения кера­мических коммутационных плат исполь­зуется автоматизированная лазерная установка СТ- 403 НПО «Спектр» (Бела­русь), имеющая рабочее поле коорди­натного стола 150×150 мм, погрешность позиционирования ±10 мкм. Размеры отверстий составляют (130±20) мкм, производительность 600 тыс. отверстий в час. Длина волны лазерного излуче­ния 1,06 мкм, длительность импульса 200 – 1000 мкс, максимальная энергия 10 Дж.