Получение заготовок печатных плат.

Механические операции при изготовлении печатных плат

Для механической обработки используются гильотинирование, фрезерование, пиление, штамповка, роликовые ножницы, лазеры, скрайбирование (царапанье и разлом)

Получение заготовок печатных плат.

Заготовки ПП получают из листа фольгированного или нефольгированного полимерного материала стандартных размеров путем резки на гильотинных или роликовых ножницах, дисковыми фрезами или штамповкой. Проводят раскрой листа на полосы и каждой полосы — на отдельные заготовки. В условиях крупносерийного и массового производства заготовки получают вырубкой в штампах на кривошипных прессах.

На заготовке предусматривают технологическое поле, на котором располагают базовые (фиксирующие) и технологические отверстия и тест-купон. Тест-купон служит для оценки качества изготовления ПП, проходит с ней все технологические операции и отделяется перед испытаниями. Базовые и технологические отверстия получают пробивкой или сверлением.

Рис. – Заготовка ПП: 1 – ПП, 2 – технологическое поле, 3 – базовые отверстия, 4 – технологические отверстия, 5 – тест-купон.

Рационально группировать платы на одну заготовку таким образом, чтобы получить возможность одновременно обработать максимальное количество плат. Размер заготовок из диэлектрического материала определяют, исходя из размеров транспортеров, ванн химической и гальванической обработки, ширины рулонов сухого пленочного фоторезиста, рабочего поля сверлильных станков, сеткографических трафаретов и других габаритных ограничений, обусловленных типом применяемого оборудования, а также с учетом наиболее рационального раскроя диэлектрических и вспомогательных материалов.

При определении размеров заготовок учитывают необходимость наличия технологического поля со всех четырех сторон шириной не более 10 мм (ГОСТ 23662—79) при изготовлении двусторонних и односторонних плат и 30 мм — при изготовлении многослойных печатных плат. Для групповых заготовок ширина технологического поля по периметру принимается 30 мм, а ширина технологического поля между платами не должна превышать 10 мм.

В условиях крупносерийного производства заготовки плат из полос материала целесообразно получать штамповкой с помощью кривошипных прессов К 2324 или К 2328. Рекомендуется также пресс КД (ТУ 2-041-684—80). Вырубные штампы следует изготавливать из легированных сталей марок Х12М или Х12Ф.

Обработка контура.

При выполнении этой операции удаляется технологическое поле после получения рисунка. ПП приобретает размеры, заданные в конструкторской документации. Обработка по контуру осуществляется штамповкой, фрезерованием; обработкой дисковой или алмазной пилой; лазерной обработкой (для прецизионных ПП).

Разрезка диэлектрических материалов для плат, а также вспомогательных материалов, таких как прокладочная стеклоткань, картон, триацетатная пленка и др., производится с помощью роликовых или гильотинных ножниц. Предельные отклонения размеров составляют ± 1,5 мм для заготовок, толщина которых более 0,2 мм, для заготовок толщиной менее 0,2 мм ±2,0 мм. Роликовые или гильотинные ножницы должны обеспечивать возможность разрезки материалов толщиной до 3 мм с точностью ±0,2 мм. Зазор между режущими кромками ножей должен быть в пределах 0,02—0,03 мм; при большем зазоре образуются трещины, сколы, происходит расслоение материала. Скорость резания 2—10 м/мин. Учитывая, что резанию подвергаются стеклотекстолиты, т. е. материалы, армированные стеклотканью, режущие кромки ножей гильотины или ролики роликовых ножниц должны быть изготовлены из твердых сплавов.

Для получения заготовок можно использовать следующее оборудование: гильотинные ножницы ОА-805; кривошипные ножницы с наклонным ножом (ТУ 2-041-1933—79); ножницы роликовые одноножевые и многоножевые производительностью 360 и 720 заготовок в час. Гильотинные и кривошипные ножницы позволяют резать материал толщиной до 3 мм при максимальной ширине разрезаемого листа 1600 мм. Длина отрезаемого листа по заднему упору 600 мм.

Максимальный размер заготовок 500X500 мм — для одноножевых и в пределах ширины листа — для многоножевых. Основные технические характеристики роликовых ножниц следующие: толщина разрезаемого материала до 3 мм; скорость резания материала 2—10 м/мин; осевой зазор между роликами 0,02—0,05 мм.

В условиях опытного производства можно производить резку заготовок на станках с режущим инструментом абразивные или алмазные круги, имеющие линейную скорость при вращении 40—50 м/с при подаче материала со скоростью 0,4—0,6 м/мин.

Заготовки из тонких диэлектриков толщиной до 0,25 мм рекомендуется подвергать термостабилизацин с целью завершения процессов полимеризации смолы в открытой таруе с тремя циклами нагрева и охлаждения. Режим одного цикла: до 150 °С в течение 40 мни, выдержка при этой температуре 20 мин, охлаждение до 30 °С в течение 40 мин.

Заготовки диэлектрика для одно- и двусторонних печатных плат подвергают рихтовке, если их деформация составляет более 1 мм иа 100 мм длины. Рихтовка заготовок осуществляется посредством их продвижения между вращающимися стальными валками, зазор между которыми регулируется прижимным устройством.

Рис. Фрезерный 4-х шпиндельный станок вырезает сложный контур.

Рис. Фрезерованные ПП. В групповой заготовке отдельные платы соединены узкими легко удаляемыми перемычками.

Скрайбирование. Контур платы не вырезается, а надрезается круглым ножом. Это быстрее и дешевле, но позволяет делать только прямоугольные платы, без сложных контуров и внутренних вырезов.

Рис. Скрайбированная плата с разделительными царапинами.

Рис. Скрайбированную плату можно разделить и после установки компонентов.

При скрайбировании (v-cut) на поверхностях заготовки линейных создаются надрезы-царапины определенной глубины. Основное назначение: облегчение разделения плат после процесса монтажа общей заготовки (выделенные готовые модули выламываются по линии скрайба). Царапины наносятся при помощи станков с алмазными фрезами. Рабочая область резца имеет треугольную форму и, в зависимости от требуемых характеристик, возможность изменения рабочего угла. Самый распространенный рабочий угол - 30˚. Надрезы-царапины пересекают всю конструкцию заготовки, при этом располагаясь параллельно и не прерываясь. Скрайбированые печатные платы соединяются тонким веб-перешейком (web) толщина порядка 0,3 мм. Лист легко разделяется на отдельные платы.

Рис. Окончательное разделение уже не заготовок, а плат.

Недостатки и ограничения

- Применяется только в квадратных/прямоугольных ПП.

- При создании надрезов платы устанавливаются вплотную, последовательными рядами. Отсутствует возможность обособленного размещения изделий на заготовку: часть с требуемым разворотом, а другая часть – прямо.

- При механическом скрайбировании возможен незначительный брак в процессе разделения: возникновение микротрещин, отклонение направления раскалывания, наличие сколов подложки, быстрый износ резца в период обработки одной пластины.

- Часто нуждается в использовании специализированного оборудования дорезки и трудно применимы при ручном выламывании.

- Т.к. скрайбирование полностью обрезает подводку тока, метод несовместим с финишными покрытиями на основе химического никеля и гальванического золота.

Сверление.

Для точного расположения заготовок печатных плат или отдельных слоев многослойных печатных плат в процессах сверления и совмещения с фотошаблонами на технологическом поле создаются фиксирующие (базовые) отверстия, которые имеют различные диаметры и располагаются асимметрично (для однозначного совмещения). Технологические отверстия (ГОСТ 23662—79), предназначенные для предотвращения смещения заготовок слоев в многослойных платах в процессе прессования (склеивания), размещаются на технологическом поле. Их количество зависит от площади поверхности слоев МПП.

Рис. 4-х шпиндельный сверлильный станок с перемещением инструмента в плоскости.. Магазин инструментов – порядка 120.

Рис. Гибкий фольгированный диэлектрик с отверстиями.

Рис. Рентгеновский сверлильный станок, который видит сквозь текстолит внутренние металлически реперные метки и по их расположению. Сверлит базовые отверстия, в которые вставляются крепежи для установки пакета в сверлильный станок.

Рис. Закрепление групповых заготовок с помощью транспортных отверстий