Главная Автоматизация производственных процессов



Таблица 5. Основные дефекты сверления

Вид дефекта

Причины

Большие заусенцы фольги на выходе сверла (более 40 мкм)

Затупленное сверло Недостаточный прижим заготовки Уиелнчениая подача сверла Искаженная геометрия сверла

Большие заусенцы фольги иа входе сверла

Радиальное н осевое биение сверла более 0,02 мм Увеличенная подача сверла

Отслоение фольги от диэлектрика

Отсутствие подкладки под заготовку при сверлении

Недостаточный прижим заготовки Затупленное сверло

Заполировка и засаливание поверхности

Увеличенная скорость сверления при малой подаче сперла

Ореолы (посветления) диэлектрика

Искаженная геометрия сверла Неправильно заточенное сверло Недостаточный прижим заготовки УвeличeJнaя подача сверла

«Гвоздевой эффект» (шляпка гвоздя) на стенках отвср-стнй в МПП

Несоответствие скорости вращения подаче сверла

Поломка сверла

Завышеинан глубина сверления Вибрация сверла Отсутствие отсоса стружки Несоответствие геометрии сверла требованиям стандарта

ненин по выходу стружки вдоль канавок сверла. Тед1ИО-коричневый цвет стружкн - признак чрезмерного разогрева сверла. Обнаружить подобное наволакивание можно смачивая торцы 10 %-ным раствором полнсульфида натрия. Почернение меди свидетельствует об отсутствии наволакивания.

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 сверлс1гии плат пакетом поступают таким образом, чтобы толщина пакета была менее длины канавки сверла, что обеспечивает возможность выхода стружкн. Обычно пакет состоит нз 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 оно рассверливается сверлом большого диаметра.

Сверление отверстий в заготовках печатных плат производится с помощью станков с программным управлением, обеспечивающих достаточно высокую производительность н 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 перпенднкурярностн 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

Тип станка

Число шпинделей

Частота вращений шпинделя, тыс. об/мин

Размер обрабатываемых заготовок, мм

Томность позиционирования, мм

КД-06

12-28

250X500

±0.05

ВП-910

До 72

300 X 300

±0.04

СФ-4

10-GO

500X500

±0.03

ОФ-72Б

500 X 500

±о,ое

ОФ-101А

500 X 500

±0.04

Примечание. Смена сверл автоматическая.

Кроме станков с программным управлением применяются стаик»! 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

Фирма

Тип стайка

Частота вращения, тыс. об/мин

Число шпинделей, шт.

Точность

Примечание

сШмоль» (ФРГ)

ABL24A\S

40-60

±0,02

«Поссалюкс» (Швейцария)

(Муль-тифор)

60-80

±0,02

С прижимными втулками

сЭдванс контроль» (США)

(a-z 1

±0,01

Автоматическая смена сверл



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.

На линии выполняются следующие операции: 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 фольгированные диэлектрики размером до 200 мм можно защищать на установках ферромагнитной зачистки, в которых стальной порошок под влиянием переменного магнитного поля ударами о поверхность создает равиомерно-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 травильны.х 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 м/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 отяошении 2:1. Количество циклов в минуту-120, продолжительность обработки 10-15 мин.

8. Штамповочные операции и обработка по контуру

Штамповочные операции широко применяются в производстве печатных плат главным образом при выпуске массовой продукции в виде односторонних плат из гетинакса и в крупносерийном производстве двусторонних и многослойных печатных плат.

Штамповочше операции прн изготовлении печатных плат битовой радиоапларатуры из гетинакса применяются при вырубке заготовок, штамповке отверстий различной формы и вырубке плат по контуру. При вырубке заготовок и печатных плат пользуются вырубным штампом, детали которого изготавливаются из легированной стали марок Х12М н Х12Ф1 или нз твердого сплава BKI5. Усилие прижима (Н) при штамповке определяется по формуле: P„f = P„pL6, где Рпр - давление прижима иа поверхность среза, Па; L - периметр среза, мм; 6 - толщина материала, мм.

Давление прижима составляет 6-10 МПА при толщине материала до 1 мм, 10-15 МПа при толщине материала от 1 до 2 мм, 15-20 МПа при толщине материала более 2 мм.

Непараллельность между плоскостью прижима и зеркалом мат-рнц,ы должна быть не более 0,03 мм на 100 мм. Зазор между пуансоном и матрицей в пределах 0,02-0,03 мм.

Штамповочные операции выполняются с помощью кривошипных прессов марок КД2324 и КД2328. Штамповка заготовок и отверстий в гетинаксе производится без подогрева материала. При обработке плат из стеклотекстолита рекомендуется нагрев материала до 80-100 °С при толщине материала 2 мм и выше. Выдержка 5-7 мин на I мм толщины. Нагрев снижает возможность сколов и образования трещин.

Для получения качественных кромок отверстий в гетинаксе рекомендуется руководствоваться следующими нормами: диаметр отверстия должен быть 0,416 и более, сторона квадрата - 0,456 и более, меньшая сторона прямоугольника равна 0,356, где 6 - толщина материала, мм.

Штамповка заготовок из стеклотекстолита и вырубка плат по контуру производится вырубными штампами аналогичной конструкции. Поверхностные сколы, ореолы, трещины вокруг отверстий и по периметру печатных плат обусловливаются завышенной скоростью штамповки, плохим состоянием режущих кромок и отклонениями в величине зазора между пуансоном и матрицей. Допустимые значения указанных деффектов по ГОСТ 2366-79 представлены в табл. 8.



Таблица 8. Допустимые дефекты штамповки

Материал

Ширина поверхностных сколов, ореолов, мм, при толщине материала, мм

До 0,5

0,8 1 1,0

Гстинакс Стеклотекстолит

0,8 0,6

1,3 1,2

1,6 1,4

2,0 1,7

При изготовлении многослойных печатных плат важное значение имеет точность совмещения контактных площадок в различных слоях по оси металлизированных отверстий. Необходимая точность обеспечивается штамповкой фиксирующих отверстий на технологическом поле заготовок из тонкого фольгироваиного диэлектрика, на котором способом травления создан проводящий рисунок.

Предприятия применяют различные конструкции устройср для пробивки базовых (фиксирующих) отверстии в слоях МПП. Централизованно выпускается универсальная установка совмещения и пробивки базовых отверстий УПБО, она имеет следующие характеристики: максимальный размер обрабатываемых слоев 540X540 мм, минимальный размер обрабатываемых слоев 240X240 мм. Перемещение подвижного проектора бесступенчатое - от 220 мм до 520 мм.

Шаг перемещения блока пробивки 10±0,02 мм, диаметры пробивных и ориентирующего отверстий (мм) соответственно 5Аз и 6Аз. Точность расположения центров отверстий от реперного знака ±0,04 мм.

Обработка плат по контуру и обрезка облоя после прессования заготовок МПП в зависимости от (ГОСТ 23665-79) масштабов производства осуществляется фрезерованием, алмазной резкой, резкой на гильотинах или штамповкой.

Фрезерование осуществляется твердосплавными дисковыми фрезами по ГОСТ 20320-74 и ГОСТ 20321-74. Для обработки сложного контура применяются твердосплавные концевые фрезы по ГОСТ 18372-73.

Для процесса фрезерования характерны следующие параметры: угол наклона зубьев - 40 °; скорость резания - 110-140 м/мин; подача фрезы - 0,08-0,4 мм/зуб. Число зубьев для облегчения выхода стружки принимается минимальным. Для фрезерования может быть использован универсальный фрезерный станок 675П с размером рабочей поверхности стола 200 X 500 мм и частотой вращения шпинделей: вертикального -50-1630 об/мин, горизонтального - 63-2040 об/мии.

Специальными станками для фрезерования являются станок СФ-4, который рассчитан на обработку плат размером 500X500 мм.

В условиях опытного или мелкосерийного производства целесообразно применять обрезку по контуру с помощью алмазных или абразивных кругов (ГОСТ 10110-78) на станках собственной конструкции. При этом линейная скорость резания должна быть ие менее 30 м/с, подача - 3-6 м/мин, торцевое биение - не более 0,1 мм.

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1. Размеры заготовок подлежат выборочному контролю посредством измерения универсальными мерительными инструментами с ценой деления, обеспечивающими заданную точность.

2. Диаметры фиксирующих и технологических отверстий проверяют выборочно с помощью двусторонних пробок-калибров. Расстояние между центрами отверстий лучше всего проверять с помощью приспособления, представляющего собой жесткую плиту с фиксаторами.

3. Величину деформации определяют с помощью калибровочной щели, образуемой двумя параллельными плитами, длина которых превышает длину заготовок. Расстояние между плитами регулируется. Для проверки величины деформации заготовка пропускается через щель. При деформации, выше установленной, заготовка застревает в щели.

4. Проверку соответствия количества отверстий рабочему чертежу удобно производить с помощью эталонной платы-трафарета визуально на просвет.

5. Диаметры отверстий, подлежащих металлизации, также проверяют с помощью двусторонних калибров-пробок.

6. Предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки следует проверять с помощью эталонной сетки шаблона.

7. Проверку печатных плат по внешнему виду необходимо производить сличением с эталоном, используя лупу с пятикратным увеличением или микроскопом МБС-2.

III. ХИМИЧЕСКАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ

9. Теоретические основы процесса химического меднения

Получение металлического проводящего рисунка как в отверстиях, так и на поверхности диэлектрических материалов осуществляется обычно в две стадии. Вначале диэлектрик металлизуется химическим (бестоковым) способом, а затем на полученный тонкий слой металла осаждается медь гальваническим способом до необходимой толщины металлического слоя. В так называемых аддитивных методах изготовления печатных плат проводящий рисунок получают за одну операцию химической металлизации, осаждая достаточно толстый слой металла, не прибегая к гальваническим процессам.

Способом химической металлизации можно осаждать различные металлы: серебро, медь, никель, кобальт и др., однако наиболее экономичным является процесс химического меднения, который обеспечивает также хорошее сцеплеине металла с диэлектриком и необходимую электропроводность.

Процесс химического меднения характеризуется сравнительно меньшими затратами на материалы, сами растворы отличаются высокой стабильностью и удобны в эксплуатации, так как не требуют сложного оборудования.

Химическое восстановление меди из растворов ее солей происходит под действием веществ-восстановителей, к числу которых относится формальдегид, являющийся дешевым и иедефицитным материалом. Реакция восстановления меди протекает в щелочной среде, поэтому ионы меди должны быть связаны каким-либо комплексообразователем во избежание осаждения меди в виде гидроокисей [7]

Процесс химического меднения является типичным окислительно-восстановительным процессом, протекающим в присутствии катализа-



0 1 2 3 [4] 5 6 7 8 9 10 11 12


0.0242