Ставропольский государственный аграрный университет Кафедра Прикладной информатики Практическая работа Тема: «Сверление печатных плат»

Использование сверления Сверление - наиболее распространенный метод получения отверстий однослойных и многослойных печатных платах. Эти отверстия используются: Во-первых, для создания электрического соединения между верхней и нижней сторонами плат (или внутренними внешними слоями в МПП). Во-вторых, для монтажа DIP компонентов. Сверлением можно получать как сквозные, так и глухие отверстия. Методы сверления для двухсторонних и многослойных печатных плат практически идентичны и в том, и в другом случаях используются автоматизированные сверлильные станки с ЧПУ. Эффективность сверления в производственных условиях определяется рядом факторов: параметрами оборудования (производительность, координатная точность, частота вращения шпинделя), видом и материалом сверл, особенностями технологической оснастки, режимами обработки, и квалификацией персонала.

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.

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

Материалы сверл Конструкция 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 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;

Параметры сверла 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 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.

Качество сверления Влияние конструкции сверла на качество сверления. Качество отверстий решающим образом зависит от геометрии рабочей части сверл. Слишком большой угол при вершине сверла ведет к осевому отклонению сверла при соприкосновении его с материалом основания, слишком малый - к осевому отклонению внутри материала, образованию крупной стружки, которая плохо удаляется и приводит к повышенному износу сверла. Хотя, нужно заметить, с уменьшением угла при вершине сверла до 80° наблюдается уменьшение наволакивания смолы. Оптимальный угол при вершине приблизительно равен 125°.

Переточка сверл Износ сверл происходит главным образом на режущих кромках - это углы режущих кромок, главные грани, ленточки, главная режущая кромка, вспомогательные режущие кромки. Непременное условие хорошего качества сверл после переточки - отсутствие скруглений главной режущей кромки. Опыт показывает, что этого можно достичь только при шлифовании грани не менее чем на 0,3 мм. Для переточки твердосплавных сверл необходим специальный станок, аттестованный по точности исполнения геометрии сверла. Несмотря на возможность хорошей переточки изношенных сверл, в производстве прецизионных печатных плат она используется ограниченно. Износ приводит к такому изменению диаметра сверления, что зазор в направляющей втулке становится слишком большим. Так, сверло диаметром 1,0 мм в направляющей втулке диаметром 1,01 мм может иметь смещение на сторону порядка 0,05 мм. Поэтому уже зазор 0,01 мм является большим для точного центрирования. А вновь заточенное изношенное сверло, диаметр которого уменьшается каждый раз по крайней мере на 0,01 мм, будет иметь большой люфт в направляющей втулке. Исходя из этого становится понятным, почему использование направляющих втулок ограничено, помимо того что при переточке сверл они мало эффективны для центрирования. И вместе с этим их применение обладает рядом недостатков: плохое удаление стружки, ухудшение теплоотдачи, необходимость использования сверл с длинной рабочей частью, частая поломка сверл при входе в направляющую втулку, более сложная установка сверл, затруднения при автоматической смене сверл.

Критерии сверл Изготовленные на заводе сверла, как правило, не нуждаются в проверке. Перезаточенные сверла нужно проверять в первую очередь на правильность заточки вершины сверла. Стойкость твердосплавных сверл между переточками составляет 1000…1300 отверстий, что соответствует суммарной глубине 1500…2000 мм. Критерий затупления - износ по задней поверхности режущей части 0,07 мм для сверл диаметром до 1 мм и 0,07…0,08 мм для сверл диаметром свыше 1 мм.