III Opérations de fabrication III Flows of operations

VI-3
Perçage et détourage
Drilling & Routing
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
1
Source Posalux
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
2
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
Le trou idéal
Les besoins
Forets et fraises
Empilage
Paramètres
Machines
Broches
Environnement
la fabrication des
circuits imprimés
Outlook
•
•
•
•
•
•
•
•
The Ideal Hole
Requirements
Drills & Routers
Stacking
Parameters
Machines
Spindles
Environment
VI-3 Perçage-détourage
3
Le trou idéal
•
•
•
•
•
•
•
•
Sans délamination
Sans rugosité
Sans bavures
Sans ‘ tête de clou ’
Sans débris
Sans résine fondue
Sans erreur de position
Sans erreur de diamètre
la fabrication des
circuits imprimés
The Ideal Hole
•
•
•
•
•
•
•
•
No delamination
No roughness
No burrs
No nailheading
No debris
No smearing
No position error
No diameter error
VI-3 Perçage-détourage
4
Le trou idéal
la fabrication des
circuits imprimés
The Ideal Hole
VI-3 Perçage-détourage
5
Les besoins
Requirements
• Diamètre des trous
(mm)
- de fixation :
3/4
- de registration : 3,175
- d ’insertion : 0,7 / 0,8
- vias :
0,15 / 0,3
• Nombre de trous
250-500 par dm²
• Holes diameters
(mm)
- mounting : 3 / 4
- locating : 3.175
- pin insert : 0.7 / 0.8
- vias :
0.15 / 0.3
• holes number
250-500 per dm²
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
6
Empilage
Stacking
Pied de pression
Pressure foot
Feuille d ’entrée
Entry foil
3 circuits 3 PCBs
Contre-plaque
Backup material
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
7
Rôle de la feuille d ’entrée
The entry foil purpose
• Empêche les marques
de pied de pression
• Assure le centrage du
foret
• Empêche la formation
de bavures
la fabrication des
circuits imprimés
• Protect the PCB from
pressure foot marks
• Permit precise drill
centering
• Prevent from burrs
VI-3 Perçage-détourage
8
Propriétés de la feuille d ’entrée
Entry foil properties
• Surface lisse, plane et
stable
• Ne provoque pas d ’usure
ni d ’échauffement du
foret
• Epouse les variations
d ’épaisseur du circuit
• Ne contamine pas les
trous
la fabrication des
circuits imprimés
• Smooth, flat, stable
surface
• Do not increase drill
temperature and wear
• Follow the board
thickness variations
• Do not contaminate
holes
VI-3 Perçage-détourage
9
Matériaux pour feuille d ’entrée
Entry foil matérials
• Papier phénolique 0,5
mm
• Aluminium 0,3 mm
• Composite :
cœur compressible +
surfaces aluminium
la fabrication des
circuits imprimés
• 0.5 mm phenolic
material
• 0.3 mm aluminium
• Composite :
• soft core + aluminium
surfaces
VI-3 Perçage-détourage
10
Rôle de la contreplaque
Backup foil purpose
• Assurer le débouchage
du trou (sans percer la
table de la machine !)
• Eviter la formation de
bavures
la fabrication des
circuits imprimés
• Provide a mediumfor
drill termination (rather
than drilling into the
machine !)
• Minimizes burring
VI-3 Perçage-détourage
11
Propriétés de la contreplaque
Backup foil properties
• Surface plane assez dure • Flat, stable surface,hard
enough
• Ne provoque pas d ’usure
ni d ’échauffement du
• Do not increase drill
foret
temperature and wear
• Ne crée pas de débris qui • Do not create debris
peuvent endommager la
witch can damage the
paroi du trou et même
hole wall even break the
casser le foret
drill
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
12
Matériaux pour contreplaque
Backup foil matérial
•
•
•
•
Papier phénolique
papier compressé
Bois pressé mélaminé
« Foilboard »(LCOA)
la fabrication des
circuits imprimés
• Phenolic paper
• Pressed paper
• Melamine covered
pressed wood
• « Foilboard »(LCOA)
VI-3 Perçage-détourage
13
Forets et fraises Drills & routers
• Matières :
Carbure de tungstène
• Diamètres des forets :
- flûte : 0,1 à 6,5 mm
- queue : 3,17 mm (1/8 ’)
• Diamètres des fraises :
- 0,8 à 3 mm
(taille ‘ diamant ’)
la fabrication des
circuits imprimés
• Material :
Tungsten carbide
• Diameters for drills
- flute : 0,1 to 6,5 mm
- shank : 3,17 (1/8 ’)
• Routers diameters :
- 0,8 to 3 mm
(diamond-pattern cutting
teeth)
VI-3 Perçage-détourage
14
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
15
Métallurgie du carbure de tungstène
Tungsten carbide metallurgy
• Mélange de poudres :
- 94 % de carbure (grains de
1 à 12 µm)
- 6 % de cobalt (liant)
• Moulage du barreau
• cuisson (1400-1500 °C )
• recuit (1200°C) sous haute
pression (3000 bars, Ar ou
He)
la fabrication des
circuits imprimés
• Mixing the powders :
- 94% carbide (1 to 12 µm
grain size)
- 6% Cobalt (bonding metal)
• Molding the bar
• Cooking (1400-1500°)
• Redensification (1200°C)
hight pressure (3000 bar)
under Ar or He
VI-3 Perçage-détourage
16
Propriétés du carbure de tungstène
Tungsten carbide properties
• Presque aussi dur que le
diamant :
- diamant 10
- carbure
9,8 à 9,9
- verre
7
( échelle Mohse )
• Grande rigidité
• Grande résistance à
l ’usure
la fabrication des
circuits imprimés
• Almost as hard as
diamond :
- diamond 10
- carbide
9.8 to 9.9
- glass
7
(mosh scale)
• Hight flexural strength
• Hight wear resistance
VI-3 Perçage-détourage
17
Taille des forets
Drill manufacturing
Opérations principales :
- ajustage du barreau
- meulage au diamètre de
perçage
- taille de la flûte
- taille de la pointe
la fabrication des
circuits imprimés
Main operations :
- bar trimming
- drill diameter grinding
- fluting
- pointing
VI-3 Perçage-détourage
18
Géométrie d ’un foret
Drill geometry
Queue
Shank
la fabrication des
circuits imprimés
Flûte
Flute
VI-3 Perçage-détourage
Pointe
Shank
19
Géométrie d ’un foret
Drill geometry
Micro-foret
Micro-drill
Diamètre intermédiaire
Diameter step
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
20
Géométrie d ’un foret (flûte)
Drill geometry (flute)
Listel
Margin land
Goujure
Chip area
Lèvre
Cutting lip
la fabrication des
circuits imprimés
Pointe
Point
VI-3 Perçage-détourage
21
Géométrie d ’un foret (flûte)
Drill geometry (flute)
Conicité 1:400
1:400 taper
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
22
Géométrie d ’un foret (flûte)
Drill geometry (flute)
Partie détalonnée
Relieved part
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
23
Géométrie d ’un foret (pointe)
Drill geometry (point)
Listel
Margin land
Goujure
Chip land
Âme
Web
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
24
Géométrie d ’un foret (pointe)
Drill geometry (point)
130°
15°
30°
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
25
Géométrie d ’un foret
Drill geometry
Valeurs typiques Typical values
Angle d’hélice
Helix angle
Angle de pointe
Point angle
Angle de dépouille primaire
Primary relief angle
Angle de dépouille secondaire
Secondary relief angle
Epaisseur de l’âme / diamètre
Web thickness / diameter
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
35 °
130°
12° - 15°
30°
12% - 24%
26
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Vitesse de coupe :
( Vc ) en mètres par
minute
vitesse de l ’arête
tranchante par rapport à
la matière
• ex :150 à 180 m/mn pour
le FR4
la fabrication des
circuits imprimés
• Cutting speed
( Vc ) in meters per
minute
speed of the cutting
edge relative to the
material
• ex : 150 to 180 m/mn for
FR4
VI-3 Perçage-détourage
27
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Vitesse de broche :
(Vb) en tours/mn
Elle dépend de la vitesse
de coupe et du diamètre
du foret ( mm)
Vb = 1000 xVc/( x)
• ex : Vc =150 m/mn
 = 0,8 mm
Vb = 60 000 t/mn
la fabrication des
circuits imprimés
• Spindle speed
(Vb) in revolution/mn
is depending of cutting
speed and drill diameter
( mm)
Vb = 1000 xVc/( x)
• ex : Vc = 150 m/m
 = 0.8 mm
Vb = 60 000 t/mn
VI-3 Perçage-détourage
28
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Vitesse d ’avance :
(Va) en m/mn
Elle dépend de la vitesse
de broche et du diamètre
du foret
Environ 6 à 7 % du
diamètre du foret par
tour
la fabrication des
circuits imprimés
• Feed speed
(Va) in m/mn
is depending of spindle
speed and drill diameter
Around 6 to 7 % of drill
diameter per revolution
VI-3 Perçage-détourage
29
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Vitesse d ’avance :
Va en m/mn
Va = 0,06x xVb/1000
mm
• Ex :
Vb = 60 000 t/mn
 = 0,8 mm
Va = 3 m/mn
la fabrication des
circuits imprimés
• Feed speed
Va in m/mn
Va = 0.06xxVb/1000
mm
• Ex :
Vb = 60 000 t/mn
 = 0.8 mm
Va = 3 m/mn
VI-3 Perçage-détourage
30
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Vitesse de retour :
Supérieure à la vitesse
de descente, une vitesse
élevée augmente la
productivité.
• Jusque 30 m/mn sur des
machines récentes
la fabrication des
circuits imprimés
• Retraction speed
Higher than feed
speed, a high speed
increase productivity.
• Up to 30 m/mn on new
machines
VI-3 Perçage-détourage
31
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Nombre de descentes :
selon la précision souhaitée
ex :
Foret neuf => 2000
1er affûtage => 1000
2ème affûtage => 1000
la fabrication des
circuits imprimés
• Number of strokes
Depending of wanted
accuracy
ex :
New drill =>2000
1st sharpening => 1000
2nd sharpening => 1000
VI-3 Perçage-détourage
32
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Stay time
• Temps de séjour :
Temps d ’attente
nécessaire à la
stabilisation de la broche
et de la table de la
machine
la fabrication des
circuits imprimés
Waiting time needed
for spindle and table
stabilisation
VI-3 Perçage-détourage
33
Paramètres de perçage
Drilling parameters
• Epaisseur d ’empilage :
Il faut :
Longueur de flûte >
marge de taille + épaisseur
de la feuille d ’entrée
+ n épaisseurs de panneau
+ 1 diamètre de foret
la fabrication des
circuits imprimés
• Stack thickness
it is necessary to have :
Flute length >
flute margin +
entry foil thickness
+ n board thickness
+ 1 drill diameter
VI-3 Perçage-détourage
34
Précision de perçage
Drilling accuracy
Causes d ’erreur
- registration des panneaux
- positionnement X&Y
- faux-rond de la broche
- « patinage » du foret sur
la feuille d ’entrée
- flambage du foret
- Pied de pression
la fabrication des
circuits imprimés
Error factors
- panel locating
- X&Y positioning
- spindle run out
- drill skating on the entry
foil
- buckling of the drill
- pressure foot
VI-3 Perçage-détourage
35
Géométrie d ’une fraise
Router geometry
Taille diamant
Diamond toothing
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
Queue de poisson
Fish tail
36
Paramètres de détourage
Routing parameters
• Vitesse de broche :
(Vb) en tours/mn
Elle dépend de la vitesse
de coupe et du diamètre
de la fraise ( mm)
Vb = 1000 xVc/( x)
• ex : Vc =150 m/mn
 = 2 mm
Vb = 24 000 t/mn
la fabrication des
circuits imprimés
• Spindle speed
(Vb) in revolution/mn
is depending of cutting
speed and router
diameter ( mm)
Vb = 1000 xVc/( x)
• ex : Vc = 150 m/m
 = 2 mm
Vb = 24 000 t/mn
VI-3 Perçage-détourage
37
Paramètres de détourage
Routing parameters
• Vitesse d ’avance :
(Va) en m/mn
Elle dépend de la vitesse
de broche et du diamètre
du foret
De 1 à 2 % du diamètre
de la fraise par tour
la fabrication des
circuits imprimés
• Feed speed
(Va) in m/mn
is depending of spindle
speed and drill diameter
From 1 to 2 % of router
diameter per revolution
VI-3 Perçage-détourage
38
Paramètres de détourage
Routing parameters
• Vitesse d ’avance :
Va en m/mn
Va = 0,02x xVb/1000
mm
• Ex :
Vb = 24 000 t/mn
 = 2 mm
Va = 1 m/mn
la fabrication des
circuits imprimés
• Feed speed :
Va in m/mn
Va = 0.02xxVb/1000
mm
• Ex :
Vb = 24 000 t/mn
 = 2 mm
Va = 1 m/mn
VI-3 Perçage-détourage
39
Paramètres de routage
Routing parameters
Profondeur de détourage:
Routing depth :
2 x le diamètre au
maximun
should not exceed 2 x the
diameter
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
40
Paramètres de routage
Routing parameters
Usure de la fraise :
dépend de la précision
souhaitée
 0,05 => 15 à 20 mètres
 0,1 => 120 à 150 mètres
la fabrication des
circuits imprimés
Router wear :
depending of the
tolerance
 0.05 => 15 - 20 meter
 0.1 => 120 - 150 meter
VI-3 Perçage-détourage
41
Paramètres de routage
Routing parameters
Conditions de travail :
- Plaque d ’usinage préfraisée à  + 0,5 min
+ canaux d ’extraction des
poussières
- maintien du panneau par
brosse
-bonne extraction des
poussières
la fabrication des
circuits imprimés
Working conditions :
- tooling plate pre-milled
at  + 0.5 min
+ slots for dust
extraction
- holding down device
with brush
- good dust extraction
VI-3 Perçage-détourage
42
Caractéristiques des machines
Drilling machine specifications
Source Posalux
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
43
POSALUX UltraSpeed 60000- 6
• X
- Support de broche mobile
- Vitesse max : 50 m/mn
- Accélération max :
12m/s²
- Entraînement : moteur
linéaire refroidi par eau
et servo-commande
numérique
la fabrication des
circuits imprimés
• X
- mobile spindle support
- Speed max : 50 m/mn
- Acceleration max :
12m/s²
- Drive : water cooled
linear motor and
digital servo control
VI-3 Perçage-détourage
44
POSALUX UltraSpeed 60000- 6
• Y
- Table mobile
- Vitesse max : 50 m/mn
- Accélération max :
12m/s²
- Entraînement : moteur
linéaire refroidi par eau
et servo-commande
numérique
la fabrication des
circuits imprimés
• Y
- moving machine table
- Speed max : 50 m/mn
- Acceleration max :
12m/s²
- Drive : water cooled
linear motor and
digital servo control
VI-3 Perçage-détourage
45
POSALUX UltraSpeed 60000- 6
• Z
- Axes Z indépendants
- Vitesse max : 30 m/mn
- Accélération max : 40
m/s²
- Entraînement : moteur
CA sans balai refroidi
par eau et servocommande numérique
la fabrication des
circuits imprimés
• Z
- Independent Z axis
- Speed max : 30 m/mn
- Acceleration max :
40m/s²
- Drive : brushless,
water cooled AC
motor and digital
servo control
VI-3 Perçage-détourage
46
POSALUX UltraSpeed 60000- 6
• Broche (HF125)
-Vitesse : 15 à 125 kt/mn
- Capacité : 0,1 à 6,35 mm
• Gestion d ’outils
- 6000 outils / machine
(Euromagazine)
- double système changeur
par broche
la fabrication des
circuits imprimés
• Spindle (HF125)
- Speed : 15 to 125 krp/mn
- Capacity 0.1 to 6.35 mm
• Tool management
- 6000 tools / machine
(Euromagazine)
- Twin changer system per
spindle
VI-3 Perçage-détourage
47
POSALUX UltraSpeed 60000- 6
• Précision Y/Y
- positionnement +/- 5 µm
- Répétabilité +/- 2 µm
- Usinage
+/- 20 µm
• Précision Z
- Profondeur
+/- 25 µm
la fabrication des
circuits imprimés
• X/Y Accuracy
- Positionning +/- 5 µm
- Repeatability +/- 2 µm
- Machining +/- 20 µm
• Z Accuracy
- Deph
+/- 25 µm
VI-3 Perçage-détourage
48
la fabrication des
circuits imprimés
VI-3 Perçage-détourage
49
Environnement
• Atelier climatisé
• Bonne ventilation et
extraction des poussières
• Sol stable, sans vibrations
• Sol anti-dérapant
la fabrication des
circuits imprimés
Environment
• Air conditionned
workshop
• efficient ventilation and
dust extraction
• Stable, non vibrating
floor
• Non-slip floor
VI-3 Perçage-détourage
50