16. 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. Недостатки оборудова­ния — низкая производительность 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. 5.15, б). 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.

В крупносерийном и массовом про­изводстве раскрой стандартных листов фольгированного диэлектрика (обыч­но 500x700 мм) выполняют штампов­кой в специальных штампах на экс­центриковых прессах, с одновремен­ной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле. Вырубные де­тали оснастки (матрицу и пуансон) изготавливают из металлокерамиче-ских твердых сплавов типа ВК-15 и ВК-20.

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.

Пробивку используют в тех случаях, если отверстия в дальнейшем не под­вергаются металлизации. Для улучше­ния качества отверстий применяют прижим заготовки с помошью 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 отверстий обеспечивает 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 толшины 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—0,02 мм;

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

•оптимальный угол при вершине сверл должен составлять 122—130° , угол спинки зуба — 30—35° , угол крутизны спирали — 25—30° (рис. 5.16);

•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.

В качестве оборудования для свер­ления отверстий в ПП применяются многошпиндельные станки с про­граммным управлением, имеющие ав­томатизированный привод по двум координатам. 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 обработка с 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.

Установка гидроабразивной зачистки поверхности фольгированного диэлек­трика от оксидной пленки и отверстий от заусенцев, наволакиваемой смолы и стружки об­легчает последующую операцию под-травливания 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.