Получение монтажных и переходных отверстий в печатных платах
Эта операция является одной из наиболее важных в производстве ПП всех типов, так как:
обеспечивает качество получения токопроводящего слоя в отверстиях после их металлизации и надежность электрических параметров ПП;
обеспечивает точность совмещения токопроводящих рисунков схемы, расположенных на противоположных сторонах ДПП или разных слоях MПП;
брак на этой операции является необратимым.
Рис. 3.9. Отверстия на заготовке ПП:1 - ПП; 2- технологическое поле; 3 - базовые отверстия; 4- технологическиеотверстия, 4 шт.; 5 -тест-купон
В связи с этим к качеству выполнения отверстий предъявляют следующие требования:
цилиндрические отверстия должны быть с гладкими стенками;
отверстия должны быть без заусенцев;
предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки должны составлять Б0,015 мм;
отсутствие деструкции диэлектрика в отверстиях и размазывания (наволакивания) смолы по стенкам отверстий, так как это препятствует осаждению меди и приведет к разрыву электрической цепи;
точность сверления отверстий Б(0,12 или 0,08) мм.
Диаметр отверстий под металлизацию должен быть примерно на 0,12 мм больше расчетного, чтобы скомпенсировать толщину осаждаемых меди и металлорезиста. Сложность выполнения операции связана с обработкой в одном технологическом цикле различных по свойствам материалов, таких как медь, алюминий, стекловолокно, смола и др., для каждого и з которых требуются разные режимы обработки, и существует большое количество факторов, влияющих на качество полученных отверстий.
Кроме того, повышение плотности монтажа, уменьшение ширины проводников, широкое внедрение технологии поверхностного монтажа, МПП с числом слоев более 50 приводит к необходимости получения глубоких микроотверстий ( ø0,1.. .0,3 мм), а также глухих отверстий в МПП. Поэтому все больше ужесточаются требования к оборудованию и технологии их изготовления.
В производстве ПП применяют следующие способы получения монтажных и переходных отверстий: сверление на станках с числовым программным управлением; пробивка (для отверстий, не подлежащих в дальнейшем металлизации); лазерное сверление (для отверстий малого диаметра, в том числе глубоких и глухих); травление (для ПП на полиимиде).
Сверление монтажных и переходных отверстий. На качество сверления оказывают влияние конструкция сверлильного станка, геометрия и материал сверла, точность позиционирования, способ закрепления ПП на столе станка, скорость резания, точность осевой подачи при сверлении и обратном ходе сверла, способ удаления стружки и пр. Схема конструкции четырехшпиндельного станка для сверления пакетов заготовок ПП приведена на рис. 3.10.
Рис. 3.10. Схема четырехшпиндельного сверлильного станка
В программах для сверления монтажных и переходных отверстий предусматривается также:
сверление тестовых отверстий на технологическом поле для проверки качества, размера отверстий, степени заточки сверла;
сверление отверстий для совмещения с фотошаблонами, нанесения паяльной маски и обработки по контуру ПП;
автоматическая смена инструмента и программирование подачи, числа оборотов и скорости обратного хода;
программирование по оси Z;
совместимость со всеми форматами и системами кодирования.
При сверлении используют шпиндели с воздушными подшипниками и жидкостным охлаждением.
Заготовки ПП, собранные в пакеты по 3 и более штук, скрепленные штифтами или нет, базируют на рабочем столе сверлильного станка. Сверху и снизу заштифтованных пакетов размещают листы гетинакса или алюминия для исключения отрыва фольги при входе и выходе сверла и пр. Алюминиевый материал верхней заготовки действует как втулка для входа сверла под углом 90А, уменьшает заусенцы при сверлении, а также служит теплоотводом для предотвращения нагрева эпоксидной смолы внутри отверстия. Заготовки с малым диаметром отверстий (менее 0,3 мм) сверлят по одной или по две.
Сверлильные станки снабжены механизмом автоматической смены сверл после сверления определенного количества отверстий или после запрограммированного числа рабочих ходов. В магазине механизма смены инструментов для каждой сверлильной головки может храниться 100 и более инструментов, что позволяет работать станку несколько часов практически без простоев. Сверла из магазинов извлекаются при помощи пневматических захватов.
Режимы сверления зависят от диаметра обрабатываемых отверстий, их значения встраивают в программу сверления. Для сверления отверстий ø 0,1...0,5 мм в ПП со сверхузкими печатными проводниками используют сверлильные станки со шпинделями на воздушных подшипниках и микросверла с точностью Б0,003 мм.