Проблемы при неправильном подборе режимов резания МПП. Создание таблицы оптимальных критериев сверления отверстий.
Ключевые слова: многослойные печатные платы, металлизированные отверстия, сверление.
В современном мире многослойные печатные платы (МПП) имеют обширный круг использования, начиная от наручных часов и заканчивая приборной панелью ракеты для полета в космос.
Одной из конечных стадий завершения технологического процесса изготовления МПП является механическая обработка. С помощью сверление можно сделать отверстие разного диаметра, а также глубины. Кроме того, имеется возможность создания многогранных отверстий с разным сечением.
Есть несколько разновидностей сверления печатных плат [1]:
– Крепежные (монтажные) отверстия, предназначенные для базирования платы к корпусу изделия, такие отверстия освобождаются от металлизации, чтобы не нарушить корректную работу платы, диаметр таких отверстий варьируется от 1 до 7 мм.
– Переходные отверстия, (связующие) соединяющие проводники на разных слоях платы, диаметр таких отверстий 0,3 мм.
– Глухие отверстия сверлятся с первого по второй слой и предназначаются так же для соединения проводников, диаметром 0,3 мм.
– Слепые соединяющие проводники внутри платы, но визуально не видимые так как каждый слои платы сверлится по отдельности и в конце изготовления прессуются в одну плату.
Кроме того, сверление — это операция, при которой сверло будет нагреваться до высоких температур. По этой причине необходимо точно подбирать качество этого элемента, основываясь на требованиях материала, с которым придется работать.
Механическое сверление выполняется твердосплавными сверлами при этом рекомендуемая линейная скорость резания (для стеклотекстолита) — 2,5 м/сек., является фундаментальной величиной, и на ее базе рассчитываются рекомендуемые обороты сверления в зависимости от диаметра сверла, глубина сверления должна быть равна диаметру сверла или меньше.
Nоб/мин =150х10³/πD мм
При этом следует иметь в виду, что указанные в документах производителей станков, сверл, ламинатов рекомендуемые режимы сверления следует рассматривать только как первый шаг в подборе режимов. В реальном производстве они будут зависеть от сочетания многих факторов, в том числе от:
– марки используемых ламинатов;
– марки используемых инструментов;
– станков и оснастки;
– нормативов по стойкости сверл и допустимого числа переточек;
– качества станка для переточки и квалификации персонала, выполняющего переточку и т. д.
При подготовке к сверлению, на его начальных этапах, основываясь на расчетах и рекомендуемых режимах резания, указанных производителем, сверление также может показать не лучший результат, так как на практике все может пойти не так. Для просмотра качества обработки внутренних стенок металлизированных отверстий используют тест купоны. После чего шлифуется и просматривается качество полученного отверстия (Рис. 1).
Рис. 1. Визуальный осмотр качества металлизированного отверстия
При неправильном подборе режима резания происходит увеличение скорости износа инструмента. Износ сверл приводит к недопустимому изменению диаметра сверления и качеству обрабатываемого отверстия. При этом, конечно же, главным критерием будет являться качество просверленных отверстий. Режим должен быть подобран таким образом, чтобы минимизировать дефекты сверления [2].
Во избежание таких дефектов, главной задачей технолога является выбор оптимального режима, опираясь на рекомендуемые режимы, фундаментальную величину линейной скорости резания, подачи — (рекомендуется применять режим: толщина меди в слое на 1 оборот сверла), рекомендации по стойкости сверла. В производстве прецизионных многослойных печатных плат, с уменьшением диаметров сверл и допусков на изменение диаметра, переточка используется ограниченно, в зависимости от диаметра сверла (табл. 1) [3].
Таблица 1
Расчетная данные сверления отверстий
|
Диаметр инструмента, мм |
Скорость вращения об/мин |
Подача |
Скорость обратного хода м/мин |
Ресурс (ходов)/при максимальной толщине пакета мм |
Величина увода сверла мкм |
Подача на оборот (толщина стружки) мкм |
Линейная скорость м\мин |
||||
|
0,2 |
180 125 110 |
2,7 1,9 1,7 |
4,0 |
1000/1,6 |
18 |
15,0 |
113 79 69 |
||||
|
0,25 |
180 125 110 |
3,6 2,5 2,2 |
6,0 |
1500/2,2 |
18 |
20,0 |
141 98 86 |
||||
|
0,3 |
180 125 110 |
4,5 3,1 2,7 |
8,0 |
2000/4,2 |
40 |
25,0 |
170 118 104 |
||||
|
0,35 |
164 125 110 |
4,6 3,5 3,1 |
9,0 |
3500/4,2 |
40 |
28,0 |
180 137 121 |
||||
|
0,4 |
145 125 110 |
4,35 3,75 3,30 |
10,0 |
3500/4,2 |
35 |
30,0 |
180 137 121 |
||||
|
1,15 |
50 |
4,7 |
15,0 |
4000/8,2 |
- |
95,0 |
180 |
||||
Проведя расчеты и практическое исследование сверления отверстий плат, были выведены оптимальные критерии сверления отверстий от 0,2 до 1,15 миллиметров. Эти данные позволят избежать повреждение внутренних стенок отверстий и получить качество отверстий задаваемого класса точности.
Литература:
- Мылов, Г. В. Методологические основы автоматизации конструкторско-технологического проектирования гибких многослойных печатных плат / Г. В. Мылов, А. И. Таганов. — Москва: Горячая линия-Телеком, 2014. — 168 с. — ISBN 978–5–9912–0367–8. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/55673 (дата обращения: 25.11.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей
- Брусницына, Л. А. Технология изготовления печатных плат: учебное пособие / Л. А. Брусницына, Е. И. Степановских. — Екатеринбург: УрФУ, 2015. — 200 с. — ISBN 978–5–7996–1380–8. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/99008 (дата обращения: 25.11.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
- Мылов, Г. В. Печатные платы: выбор базовых материалов: монография / Г. В. Мылов. — Москва: Горячая линия-Телеком, 2016. — 172 с. — ISBN 978–5–9912–0486–6. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/90138 (дата обращения: 25.11.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
