Повышение точности расположения отверстий многослойных печатных плат при сверлении микроразмерным инструментом с твердосмазочным покрытием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Литвак, Юрий Николаевич

• Литвак, Юрий Николаевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Литвак, Юрий Николаевич

Оглавление

стр.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ МПП

1.1. Современное состояние в области технологии изготовления ПП

1.2. Аналитический обзор методов формирования микроразмерных переходных отверстий МПП

1.2.1. Механическое сверление

1.2.2. Лазерное сверление

1.3. Сравнение технологических методов механической и лазерной обработки МПП

1.4. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ПРИЧИНЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ УВОДА ОСИ СВЕРЛА В ХОДЕ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ОТВЕРСТИЙ МПП

2.1. Классификация причин возникновения увода оси сверла

2.2. Причины возникновения увода оси сверла в ходе сверления

2.2.1. Неоднородность обрабатываемых материалов ПП

2.2.2. Взаимосвязь скорости подачи и радиальной силы (изгиб)

2.2.3. Изгиб сверла под действием радиальной силы

2.2.4. Потеря устойчивости сверла в ходе обработки

2.3. Общая модель увода оси сверла

2.4. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ОТВЕРСТИЙ МПП

3.1. Постановка задач эксперимента

стр.

3.2. Оценка объема экспериментальных исследований

3.3. Описание исследуемых образцов

3.4. Описание схемы измерения

3.5. Описание методов исследования и оборудования, получение и обработка экспериментальных данных

3.6. Методика обработки данных

3.7. Анализ точности используемых методов и полученных результатов

3.7.1. Оценка точности полученных изображений

3.7.2. Оценка влияния разрешения сканера на точность определения координат центров отверстий на изображении

3.7.3. Оценка повторяемости результаов сканирования

3.8. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ МПП, ВЕЛИЧИНЫ ОСЕВОЙ ПОДАЧИ И УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ВЕЛИЧИНУ ПОГРЕШНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ

4.1. Оценка влияния величины осевой подачи на точность расположения отверстий ПП и величину увода оси сверла

4.1.1. Оценка влияния величины осевой подачи на качество металлизации отверстия

4.2. Оценка влияния параметров покнструкции МПП на точность расположения отверстий и величину увода оси сверла

4.3. Оценка влияния твердосмазочного покрытия сверл на точность расположения отверстий ПП и величину увода оси

4.4. Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

Условные обозначения

ПП - печатная плата;

МПП — многослойная печатная плата;

РЭС — радиоэлектронные средства;

ЭРЭ - электрорадиоэлемент;

СБИС - сверхбольшая интегральная схема;

СКО — среднеквадратическое отклонение;

УФ - утрафиолетовый;

ИК - инфракрасный.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности расположения отверстий многослойных печатных плат при сверлении микроразмерным инструментом с твердосмазочным покрытием»

Введение

Современный этап развития электронной промышленности и приборостроения характеризуется интенсивным ростом объема, номенклатуры и значительным повышением требований к функциональности и быстродействию изделий электронной техники. Возможность такого развития обеспечивается соответствующей элементной базой РЭС, применение которой, в свою очередь, требует существенного усложнения конструкций устройств коммутации, прежде всего, ПП.

Потребность коммутации электрорадиоэлементов с тысячами матрично расположенных выводов приводит к необходимости формирования десятков тысяч переходных отверстий на 1 дм2 ПП. При этом диаметр отверстий закономерно уменьшается вплоть до 0,05 мм для плат 7-го класса точности. Появляющиеся альтернативные механическому сверлению технологические методы (прежде всего, лазерное абляционное «сверление») демонстрируют успешные примеры решения отдельных технологических задач, связанных с необходимостью формирования микроразмерных переходных отверстий. Однако спектр возможностей данных технологических методов не позволяет полностью отказаться от механического сверления при формировании отверстий диаметра более 0,6 мм, а так же при сверлении микроразмерных (диаметра менее 0,3 мм) отверстий с отношением глубины к диаметру превышающем 3. Поэтому технологический метод механического сверления на сегодняшний день остается актуальным и востребованным, и, по всей видимости, еще достаточно долго будет оставаться конкурентоспособным.

Необходимость обеспечения высокой плотности коммутации предполагает ужесточение требований не только к диаметрам формируемых отверстий, но и к точности их расположения [1-3]. Это обусловливает потребность ведения работ по устранению источников погрешности положения отверстий - в первую очередь, это погрешности позиционирования и осевые

биения высокоскоростных шпинделей сверлильного оборудования. Однако с уменьшением диаметра сверла снижается его жесткость, что требует применения специализированных вспомогательных материалов, препятствующих изгибу инструмента на входе в материал 1111 и выходе из ПП. При этом зачастую сам материал основания печатных плат остается неизменным. Получение на его основе современной высокоточной ПП оказывается проблематичным в виду возникновения изгиба инструмента в процессе формирования отверстий. Либо напротив, встречаются ситуации, когда необходимость использования новых марок материала вызвана, прежде всего, их функциональными свойствами, что наиболее характерно для ПП СВЧ диапазона. В таких случаях, ввиду фактического отсутствия возможности выбора каких-либо альтернативных марок материала, вопросы технологичности производства ПП, и, в первую очередь, формирования микроразмерных переходных отверстий, обостряются. Данная тенденция приводит к тому, что в результате повышения эксплуатационных характеристик РЭС их крупносерийное и массовое производство с использованием традиционной станочной и инструментальной базы становится трудно реализуемым, поскольку традиционные технологические методы не способны обеспечить заданной точности изготовления.

Изучением данной проблемы занимались многие российские и зарубежные ученые, в том числе, В.Л. Заковоротный, A.M. Медведев, М. Однодворцев, C.B. Новокрещенов, Ю.Б. Цветков, К.Ф. Кумбз мл. и др. Среди нерешенных научных задач можно выделить отсутствие общетеоретической и методологической проработки вопроса обеспечения точности формирования микроразмерных переходных отверстий ПП. Отчасти это объясняется относительной новизной проблемы (обновленный стандарт, по которому ПП подразделяются не на 5, а на 7 классов точности, введен в России только в 2009 году), отчасти сугубо прикладной направленностью работ в области производства изделий электронной техники и ПП в частности.

Таким образом, разработка как отдельных новых методов повышения точности механической обработки микроразмерных переходных отверстий печатных плат, так и общей концепции реализации такого повышения точности может внести весомый вклад в развитие технологии производства электронной техники и экономики страны в целом.

Цель работы

Определение путей минимизации погрешности расположения переходных отверстий ПП за счет применения рационально подобранных режимов сверления микроразмерным инструментом с твердосмазочным упрочняющим покрытием.

Задачи

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Определение и анализ причин и закономерностей возникновения и развития увода оси микроразмерного сверла в ходе формирования отверстия в МПП;

2. Разработка математической модели зависимости параметров распределения величины увода оси сверла в партии отверстий от структуры материала платы и режимов сверления;

3. Исследование влияния структуры материала ПП, режимов сверления и наличия твердосмазочного покрытия микроразмерного инструмента на распределение величины отклонений отверстий в серии от номинального положения и качество металлизации их внутренних поверхностей;

4. Разработка рекомендаций по выбору мер обеспечения требуемой точности расположения микроразмерных отверстий МПП.

Объект исследований - феномен возникновения случайной погрешности расположения микроразмерных переходных отверстий МПП.

Предмет исследований - влияния структуры материала ПП и технологических параметров процесса ее обработки: режимов сверления, наличия упрочняющего твердосмазывающего покрытия режущего инструмента на статистические характеристики величины отклонения координаты микроразмерных отверстий МПП.

Методы и средства исследований

В работе применялись эмпирические и теоретические методы исследования: методы анализа и синтеза, абстрагирование, планирование эксперимента, технологический эксперимент и пр. В ходе проведения эксперимента использовались следующие методы исследования: оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия (РЭМ), динамометрия процесса сверления, компьютерные методы обработки и анализа изображений. Анализ и обработка экспериментальных данных осуществлялись с применением аппарата математической статистики.

Научная новизна работы

1. Экспериментально установлена возможность использования упрочняющего (твердосмазывающего) алмазоподобного покрытия для увеличения точности расположения микроразмерных переходных отверстий ПП за счет увеличения изгибной жесткости сверл после нанесения покрытия;

2. Разработана методика определения величины погрешности расположения для группы переходных отверстий ПП, заключающаяся в использовании сканера высокого разрешения и прецизионных оптических шкал (фотошаблонов), позволяющая определять среднеквадратическое отклонение (СКО) величины погрешности расположения переходных отверстий ПП с погрешностью, не превышающей 2,6 мкм для платы, содержащей 100 отверстий;

3. Предложен способ определения составляющих погрешности расположения переходных отверстий на 1111 со стороны выхода сверла,

заключающийся в учете систематической составляющей, обусловленной наличием статистической связи с величиной погрешности расположения отверстия со стороны входа сверла в материал платы.

На защиту выносятся

1. Результаты экспериментальных исследований, подтверждающие возможность и целесообразность использования твердосмазочного алмазоподобного покрытия микроразмерных сверл для снижения величины погрешности расположения формируемых отверстий.

2. Методика оценки СКО величины отклонения от номинального положения точности расположения переходных отверстий МПП.

3. Способ вычисления величины погрешности расположения переходного отверстия, обусловленной уводом оси сверла в процессе обработки ПП.

Практическая ценность работы

1. Предложен способ повышения точности расположения микроразмерных переходных отверстий ПП за счет использования сверл с твердосмазывающим алмазоподобным покрытием, который позволяет значительно снизить величину погрешности расположения переходных отверстий без внесения каких-либо дополнительных изменений в технологический процесс микрообработки.

2. Предложен способ оценки точности расположения переходных отверстий ПП с использованием планшетного сканера высокого разрешения и прецизионного фотошаблона, позволяющий определять статистические параметры распределения (величину СКО) величины случайной погрешности расположения отверстий с точностью до 2,6 мкм. Это позволяет многократно сократить время измерения погрешности расположения переходных отверстий по сравнению со способом определения координат контрольных отверстий при помощи оптической координатно-измерителыюй машины и обеспечивает возможность контроля положения всех видимых переходных отверстий ПП за

одно измерение, при этом необходимость формирования контрольных отверстий по периметру платы отсутствует.

3. Разработан алгоритм вычисления составляющих погрешности расположения отверстий на поверхности 1111, который позволяет определять источник погрешности и принимать решение о выборе средства обеспечения заданной точности расположения переходных отверстий ПП.

Реализация (внедрение) результатов работы

Метод групповой оценки точности расположения отверстий в МПП с использованием планшетного сканера высокого разрешения и прецизионного фотошаблона передан на апробацию на предприятии НИЦЭВТ.

Материалы диссертационной работы и полученные результаты проведенных исследований используются в учебном процессе кафедры «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им. Н.Э. Баумана при выполнении курсовых и дипломных работ бакалавров, специалистов и магистров, а так при проведении лабораторных работ в рамках дисциплины «Инженерный практикум».

Предложенная методика измерения координат переходных отверстий ПП и способ анализа величин погрешности их расположения могут быть взяты за основу при создании высокопроизводительного программно-аппаратного комплекса контроля точности изготовления ПП.

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Достоверность и обоснованность полученных результатов полностью основывается на комплексном анализе существующих данных практического опыта, а так же обеспечивается использованием современных методов получения и обработки экспериментальных данных, корректным применением математических и логических моделей, аналитических инструментов, подтверждается результатами численных и физических экспериментов,

теоретических расчетов. Сформулированные в диссертации выводы и рекомендации подтверждаются экспериментальными данными и не противоречат известным положениям.

Личный вклад соискателя

Проведение аналитического обзора современного состояния проблем формирования микроразмерных переходных отверстий МПП, анализ причин возникновения погрешности расположения переходных отверстий МПП, анализ причин и оценка значимости влияния различных факторов технологического процесса на возникновение и развитие увода оси микроразмерного сверла в процессе сверления, разработка и обоснование корректности применения методики определения величины распределения величины погрешности расположения переходных отверстий ПП, разработка алгоритма вычисления вклада различных составляющих величины погрешности расположения переходных отверстий ПП, исследование зависимости точности формирования отверстий от параметров конструкции ПП и отдельных технологических параметров операции микроразмерного сверления, обработка экспериментальных данных и формулировка рекомендаций по использованию результатов работы.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на пятой всероссийской научной конференции «Будущее машиностроения России - 2012» (Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана) в секции «Машиностроительные технологии», а так же были представлены на 5-й Российской молодежной научно-инженерной выставке "Политехника" 2010, 9-й форуме-выставке «Интеллектуальная собственность Восточного административного округа города Москвы» (2010 г.), 11-й всероссийской выставке «Научно-техническое творчество молодежи» (2011 г.).

Публикации

Материалы диссертации (результаты исследований и разработок) опубликованы в 15 научных работах, из которых 7 в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами к каждой из них, выводов, заключения и библиографии из 79 наименований. Общий объем диссертации изложен на 132 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 6 таблиц.

Глава 1. Обзор методов формирования микроразмерных переходных отверстий МПП

1.1. Современное состояние в области технологии изготовления ПП

Современный уровень развития технологии производства радиоэлектронных устройств и изделий электронной техники позволяет получать СБИС со степенью интеграции 9 [4] и более (например процессор Intel на ядре «SandyBridge-Е» содержит более 2 млрд. активных элементов, разрешающая способность ТП - 32 нм [5]). Коммутация такого числа элементов кристалла требует наличия огромного числа связей, как внутри интерпозера кристалла, так и между корпусами СБИС. С точки зрения конструкции отдельного радиоэлектронного компонента эти связи могут быть реализованы посредством увеличения числа выводов на корпусе. Согласно статистическим данным «плотность расположения активных элементов на кристалле увеличивается примерно на 75% в год, а это, в свою очередь, вызывает необходимость в увеличении количества их выводов на корпусе на 40 % в год» [6]. На сегодняшний день число выводов на корпусе отдельных компонентов может исчисляться тысячами. Такое количество выводов возможно реализовать только при их матричном расположении (Рис. 1.1).

Рис. 1.1. Процессор Intel на ядре «SandyBridge-Е», выполненный в корпусе

под разъем LGА2011

Примерами этого могут служить элементы в корпусах BGA, микрокристалльные модули, флип-чипы и др. [7]. Организация же связей между отдельными такими элементами требует от технологии производства 1111 обеспечивать высокую плотность печатного монтажа.

«В результате увеличения степени интеграции электронных компонентов площадь монтажных подложек уменьшается примерно на 7% в год. Эта тенденция обеспечивается непрерывным увеличением плотности межсоединений за счет уменьшения элементов печатного монтажа: ширины проводников и зазоров, отверстий и контактных площадок, пространственного (послойного) распределения межслойных переходов за счет использования сквозных, глухих, слепых отверстий, при этом их количество может насчитывать тысячи единиц на 1 дм2 печатной платы» [6]. Данную тенденцию можно проследить по таблице 1:

Таблица 1.

Динамика изменения требований к точности изготовления ПП [8]

1 TlTÜiiJi Г;j|iг,т'Г'.ТТГ; уЦ^МДLttt "Hi"V^.J rf jJ.Л Шзшаняиатш^эдо (

Р i ff V^ ÖBuD ''llten^JT)"/!

Характеристики рисунка

А Ширина проводника на внешней поверхности 0,1 0,075 0,05

В Зазор на внешней поверх! ости 0,1 0,035 0,062

С Ширина проводника на внутреннем слое 0,1 0,075 0,025

D Зазор на внутреннем слое 0,1 0,085 0,062

Характеристики сквозньх отверстий

Н Диаметр сверления сквозного отверстия 0,25 0,2 0,2

1 Контактнье площадки сквозного отверстия 0,55 0,5 0,4

J Оиоц.ение толщины платы к диаметру сквозного сверления 10 15 20

Характеристики глухихатверсгий

Е Диаметр глухого отверстия 0,1 0,075 0,025

F Контактная площадка основания глухого отверстия 0,25 0,2 0,05

G Контактная площадка входа глухого отверстия 0,3 0,25 0,05

J Отношение глубины к диаметру глухого отверстия = 1 = 1 = 1

К Диаметр верхнего глухого отверстия 0,175 0,15 0,075

L Диаметр нижнего глухого отверстия 0,1 0,075 0,025

Р Контактная площадка верхнего глухого отверстия 0,375 0,325 0,25

Характеристики слепь'х отверстий

М Глубина металлизированного слепого отверстия 0,2 0,15 0,1

N Диаметр сверления слепого отверстия 0,25 0,2 0,2

0 Контактнь в площадки слепого отверстия 0,55 0,5 0,4

Действующий стандарт разделяет все ПП на 7 классов точности [9]. Печатные платы, выполненные по седьмому классу точности могут содержать

отверстия диаметром от 0,05 мм при этом для плат, протяженностью менее 180 мм позиционный допуск на их расположение составляет 0,03 мм.

Поскольку работоспособность и долговечность ПП напрямую зависит от величины проводимости контактов, в том числе между проводниками различных слоев, при необходимости формирования тысяч переходных отверстий критически важным параметром является качество их выполнения. Именно оно определяет результат последующей металлизации, и, как следствие, величину проводимости межсоединений [10]. В данном случае под термином качество формирования отверстия подразумевается обеспечение отсутствия дефектов, снижающих проводимость межсоединений, в том числе препятствующих или снижающих качество последующей металлизации отверстия. Такими дефектами могут являться [11]:

- Большие заусенцы фольги на входе и выходе сверла;

- Отслоение фольги от диэлектрика;

- Наволакивание смолы на поверхность отверстия;

- Пластическое деформирование торцов контактных площадок внутренних слоев МПП («гвоздевой эффект», «эффект шляпки гвоздя»);

- Поломка инструмента.

Не менее важным для работоспособности платы параметром является точность формирования отверстий. Согласно стандарту IPC-6012В [12, 13] при производстве МПП величина допустимого отклонения положения центра отверстия относительно центра контактной площадки определяется в первую очередь классом изделий, для которого применяется данная плата.

Для изделий 1-го класса, согласно классификации IPC-6012B, (бытовая техника) разрыв контактной площадки допускается, при этом угол разрыва не должен превышать 180° (Рис. 1.2 б). При разрыве в зоне контакта с

проводником остаточная ширина проводника должна составлять не менее 70% от исходной.

Для изделий 2-го класса (изделия с повышенными требованиями к надежности: системы связи и управления, другие устройства, функционирование которых необходимо в течение длительного срока, однако выход из строя которых не является критическим) допускается разрыв контактной площадки на угол разрыва не более 90°(Рис. 1.2 а), при разрыве в зоне контакта с проводником остаточная ширина проводника должна составлять не менее 80% от исходной.

Рис. 1.2. Разрыв контактной площадки, вызванный отклонением центра отверстия от номинального положения [12] Для изделий 3-го класса (изделия с максимальными требованиями к надежности: системы поддержания жизнедеятельности, системы управления полетом и т. д. ) допускается смещение центра отверстия относительно центра контактной площадки, при этом минимальное значение ширины контактного пояска не должно быть меньше 0,050 мм. Минимальное значение ширины контактного пояска для внешних слоев ПП может уменьшаться на 20 % по

отношению к вышеприведенному значению из-за таких дефектов как ямки, зубчики, проколы или сколы.

1.2. Аналитический обзор методов формирования микроразмерных переходных отверстий МПП

Существуют несколько возможных способов формирования микроразмерных отверстий в ПП: плазменное травление, фотохимический способ, механическое сверление, лазерная абляция, однако из перечисленных методов практически используются только механическое и лазерное сверление (абляция) [14].

1.2.1. Механическое сверление

Технология формирования отверстий в ПП методом механического сверления используется с самого начала истории существования ПП, однако требования к отверстиям за более чем полувековую историю широкого применения ПП претерпели существенное изменение. Необходимость коммутации СБИС с высокой степенью интеграции, и, соответственно, большим числом выводов их корпусов, удовлетворяется высокой плотностью печатного монтажа, которая достигается путем формирования МПП с большим количеством переходных отверстий. При этом диаметр отверстий неизбежно уменьшается. В России, в силу сложившейся инструментально-технологической базы, механическое сверление остается основным методом формирования микроразмерных переходных отверстий в МПП.

Как и к любой другой технологии, к механическому сверлению применительно к решению задачи формирования микроразмерных отверстий, предъявляются в наиболее общем виде следующие требования:

- Принципиальная возможность получения требуемых геометрических параметров проводящего рисунка ПП - группа

показателей, характеризующая технические возможности технологии;

- Обеспечение заданной точности, а, следовательно, должной повторяемости требуемого результата - показатели качества технологического процесса[15];

- Обеспечение приемлемой стоимости результата - экономические показатели (в том числе производительность) технологии.

Жизнеспособность технологии может быть обусловлена только ее способностью удовлетворить одновременно всем трем вышеуказанным требованиям.

Технические возможности метода механического сверления

Для оценки уровня технического совершенства метода механического сверления применительно к задаче формирования микроразмерных переходных отверстий ПП приведем предельные геометрические показатели формируемых отверстий: минимальный диаметр, и максимальное значение отношения глубины к диаметру отверстия.

Минимальный диаметр переходных отверстий согласно классификации ПП по точности изготовления - 0,05 мм, и ведущие производители цельнотвердосплавных сверл для производства ПП, такие как: Union Tool (Япония), IND-Sphinx (Индия), НАМ Micropr azis ion (Германия), HPtec (Швейцария) - предлагают сверла для формирования отверстий такого диаметра [16 - 18].

Ввиду высокой стоимости микроразмерного инструмента (при производстве МПП с микроразмерными переходными отверстиями удельная доля затрат на инструмент в себестоимости продукции может превышать 40% [7]) для обеспечения экономической целесообразности технологии механического сверления микроразмерных отверстий, необходимо создать насколько это возможно более близкие к оптимальным условия эксплуатации

микроразмерного инструмента. Ввиду того, что доля затрат на микроразмерный инструмент велика, оптимизация в данном конкретном случае предполагает создание условий обеспечения максимального ресурса инструмента. Минимальная интенсивность изнашивания твердосплавного инструмента достигается при скорости резания стеклотекстолитов типа РЯ-4 2,5-3,0 м/с [7, 16, 19 - 21]. На сегодняшний день близкие к оптимальным условия сверления могут быть реализованы только при сверлении отверстий диаметра 0,15 мм и более, для этого применяются высокоскоростные синхронные и асинхронные шпиндели на воздушных опорах, например, Ро$а1их РБ300 и '325 (Швейцария) [7, 22] с частотой вращения 300 и 325 тыс. об/мин соответственно.

Показатели качества метода механического сверления

Рассматривая механическое сверление, как один из технологических методов, используемых в производстве МПП полезно акцентировать внимание на характеризующих его показателях качества. Применительно к задаче формирования микроразмерных переходных отверстий МПП можно выделить следующие требования:

- Точность формы отверстия;

- Точность расположения отверстия;

- Точность заглубления;

- Возможные дефекты сверления;

- Технологичность дальнейшего получения проводящего слоя между коммутируемыми слоями ПП.

Точность формы отверстия

Для технологии механического формирования микроразмерных отверстий не свойственна проблема отклонения формы поперечного сечения отверстия от круглой. В ряде случаев в связи с интенсивным изнашиванием режущих кромок после сверления нескольких сотен отверстий может

наблюдаться некоторое уменьшение диаметра формируемого отверстия, тем не менее, типичное значение стойкости цельнотвердосплавных микроразмерных сверл для ПГТ при обработке МПП из стеклотекстолите в составляет 1000 отверстий [16]. Однако при формировании глухих отверстий, когда необходимо получать заданную форму дна отверстия (Рис. 1.3), а изнашивание сверла происходит более интенсивно (Рис. 1.4), стабильность формы конусной режущей части сверла является критически важным параметром, поэтому ресурс инструмента принимается равным от 500 до 700 отверстий [23].

г)

б)

Д)

е)

Рис. 1.3. Варианты сверления глухих отверстий на различную глубин: а) избыточное заглубление; б) оптимальное заглубление; в) недоход сверла; г, д, е) внешний вид соответствующего глухого отверстия при визуальном

контроле

ß игок

<1 108 ym

»um h-

P 5710* <1 41.7 ym

а) 6)

Рис. 1.4. Фотографии изношенного инструмента (выполнены на растровом

электронном микроскопе FEI Phenom, Нидерланды)

Точность расположения отверстий

В современном сверлильно-фрезерном оборудовании для механической обработки МПП применяется комплекс мер обеспечения высокой точности обработки [7]:

Линейные приводы по осям X и Y обеспечивают позиционирование шпинделя с погрешностью, не превышающей 5 мкм.

Для поглощения вибраций станина станка выполняется из натурального гранита, либо в виде композиционной многослойной структуры, в ряде случаев для нивелирования вибраций при движении рабочего стола (в станках Posalwc Ultraspeed) применяется система противовесов.

Для минимизации влияния температуры в конструкции станков применяются материалы с одинаковыми коэффициентами теплового линейного расширения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Литвак, Юрий Николаевич, 2015 год

Список источников

1. Гормаков А.Н., Воронина H.A. Конструирование и технология электронных устройств приборов. Печатные платы: Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2006. 164 с.

2. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. М.: Форум: Инфра-М, 2005. 560 с.

3. Медведев A.M. Печатные платы. Конструкции и материалы. М.: Техносфера, 2005. 304 с.

4. ГОСТ 17021-88 Микросхемы интегральные. Термины и определения. М., 1988. 12 с.

5. Список микропроцессоров Intel Core_i7 // ru.wikipedia.org: Википедия Свободная энциклопедия. 2004. URL.http://ru.wikipedia.org/wiki/CnncoK_MH Kponpo4eccopoB_Core_i7#.C2.ABIvy_Bridge.C2.BB_.2822_.D0.BD.D0.BC.29 _3 (дата обращения 06.08.2014).

6. Медведев А.М Электронные компоненты и монтажные подложки. Постоянная интеграция. // Компоненты и технологии. 2006. №12. URL. http://www.kit-e.ru/articles/elcomp/2006_12_124.php (дата обращения 19.01.2015).

7. Однодворцев М. Платы печатные. Сверление микроотверстий // Технологии в электронной промышленности. 2006. №1. С. 32-39.

8. Медведев A.M. Платы печатные. Требования для поверхностного монтажа // Компоненты и технологии. 2007. №10. С. 164-168.

9. ГОСТ Р 53429-2009 Платы печатные. Основные параметры конструкции. М.: Стандартинформ, 2010. 22 с.

10. Литвак Ю.Н., Боброва Ю.С. Микроразмерные твердосплавные сверла с упрочняющим покрытием. Анализ потребительских свойств // Технологии в электронной промышленности. 2014. №1. С.33-37.

11. Автоматизация производственных процессов // www.akran.ru: Строительное оборудование и агрегаты. 2014. URL. http://www.akran.ru/bt/230/4/ (дата обращения 25.05.2014).

12. Шихов С. Применение критериев IPC для приемки печатных плат и электронных блоков. Часть 2. Сквозные отверстия печатных плат. // Технологии в электронной промышленности. 2008. №6. С. 62- 63.

13. IPC6012B - Qualification and Performance Specification for Rigid Printed Boards. Bannockburn, 2006. 6 p.

14. Медведев A.M. Технологии, обеспечивающие будущее // Технологии в электронной промышленности. 2014.№4 С. 6-10.

15. Показатели качества технологических процессов // lektsiopedia.org: Лекциопедия - библиотека лекционного материала. 2014 URL.http://lektsiopedia.org/lek-17163.html (дата обращения 04.07.2014).

16. Типовые параметры сверления для сверл "НАМ PRÄZISION" (Тип сверла: НАМ 382)// www.sip-s.ru: «СпецИнструментПоставка». 2014 URL.http://www.sip-s.ru/ham2/gr9-21.html (дата обращения 08.11.2014).

17. Каталог сверл НАМ Microprazision 382 Micro prima // http://www.s-t-group.com ООО ТД «CT Групп». 2015. URL. http://www.s-t-group.com/catalog/HAM%20full_edit.pdf (дата обращения 07.01.2015).

18. Каталог сверл Union Tool MD (Micro Drills) series// www.uniontool.co.jp: Union Tool. 2015. URL. http://www.uniontool.co.jp/english/catalogue/drill/md. pdf (дата обращения 07.01.2015).

19. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностроительных и приборостроительных специальных ВУЗов М.: Высшая школа, 1985. 304 с.

20. Обработка металлов резанием - справочник технолога под ред. Панова A.A. 2-е издание, переработанное и дополненное. / A.A. Панов [и др.] М.: «Машиностроение». 2004. 784 с.

21. Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А., Михайлов М.И. Режущий инструмент: Учебное пособие. Минск: Новое знание, 2007. 400 с.

22. Однодворцев М. Станки Posalux Ultraspeed, «Болиды F1» в производстве печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2008. №2. С. 28-32.

23. Петров JL Особенности получения глухих металлизированных отверстий МПП с использованием типовых технологических процессов // Технологии в электронной промышленности. 2011. №4. С. 23-27.

24. Hidehito W., Hideo Т., Masami М. Micro Drilling for Printed Circuit Boards -Influence of Run-Out of Micro Drilling on Hole Quality//aspe.net:American Society for Precision Engineering. 2015. URL.http://aspe.net/publications/Annu al_2007/POSTERS/5PROCESS/2MACHN/2269.PDF (дата обращения 20.01.2015).

25. Hidehito W., Hideo Т., Masami M. Micro Drilling For Printed Circuit Boards -Influence Of Run-Out Of Micro Drilling On Hole Quality // Precision Engineering. 2008. №32 P. 329-335.

26. Bannan Т., Gerrard C., Wellstead M. Process Capability Factors in Micro-Hole Drilling of BGA Board Materials // EIPC Winter Conference. Budapest, 2006.

27. , Vendervelde H. Drilling Processes // Coombs C.F. Printed Circuits Handbook New-York: McGraw-Hill, 2007. P. 24.3-24.22.

28. Сверла HAM 380-382. Спецификация. URL.http://www.sip-s.ru/ham2/gr9-29.html (дата обращения 07.11.2014).

29. Геометрия главной режущей кромки, НАМ 380-382 - отклонения и допуски. URL.http://www.sip-s.ru/ham2/gr9-28.html (дата обращения 07.11.2014).

30. Hilburn R., St. John P., Bevan J. Drilling of printed circuit boards: An Innovative, Engineered Entry Material for Improving Accuracy of Micro and Small Diameter Drills URL.http://slickbackdrilllube.com/images/Drilling_of_Pr

inted_Circuit_Boards_Innovative_Entry_Material.pdf (дата обращения 20.01.2015).

31. Новокрещенов С. Выбор режущего инструмента // Технологии в электронной промышленности. 2005. №1. С.28-32.

32. Однодворцев М. Современное сверлильно-фрезерное оборудование и роль технолога в получении качественного конечного результата в операции сверления // Технологии в электронной промышленности. 2005. №1. С. 33-36.

33. Производство гибких и гибко-жестких печатных плат. Часть 2. Производство гибких плат с металлизированными отверстиями /Люлина В. [и др.] // Технологии в электронной промышленности. 2008. №4 С.24-29.

34. Однодворцев М. Прямое сверление медной фольги и диэлектрика заготовок печатных плат С02 лазером // Печатные платы и покрытия (информационный бюллетень). М.: ООО «Остек-Сервис-Технология», 2011. №2. С. 14-18.

35. Новокрещенов С. Выбор режущего инструмента // Печатные платы и покрытия (информационный бюллетень). М.: ООО «Остек-Сервис-Технология», 2011. №2.» С. 44-48.

36. Медведев А.М Современные концепции построения отечественного производства печатных плат // Материалы доклада на международном симпозиуме АСОЛД. Москва, 2009.

37. Медведев А.М Технология печатных плат. Эволюция или революция // Электронные компоненты. 2001. №5. URL. http://www.contractelectronica.ru /articles/pechatnye-platy/14-statil/bessvintsovye-tekhnologii/99-tekhnologiya-pechatnykh-plat-evolyutsiya-ili-revolyutsiya (дата обращения 19.01.15).

38. Громов Л. Лазерная обработка - выбор оптимального решения // Производство электроники 2013. №5. С.130-133.

39. Медведев A.M. Лазерная литография в производстве ПП // Технологии в электронной промышленности. 2006. №5 С. 22-26.

40. Медведев A.M. Технология производства печатных плат М.: Техносфера, 2005. 360 с.

41. Медведев А.М Оборудование для производства печатных плат // Производство электроники: технологии, оборудование, материалы. 2006. №1. URL. http://www.contractelectronica.ru/articles/askue/12-statil/pechatnye-platy/136-oborudovanie-dlya-proizvodstva-pechatnykh-plat.html (дата обращения 05.05.2014).

42. Сутария Я. Формирование микроотверстий // Производство электроники 2013. №5. С. 126-129.

43. Швейцер X. Электроинструменты и их применение: 1500 Вопросов и ответов. Гамбург: Senner-Druck, 2005. 229 с.

44. Левачков В.В. Исследование напряженно - деформированного состояния свёрл с СМП, разработка практических рекомендаций по режимам резания и условиям обработки: дис. ... магистра по спец. 15.09.00. Самара. 2010.

45. Барон Ю.М. Влияние состояния кромок лезвий на эффективность режущих инструментов // Инструмент и технологии 1997. №5.

46. Зеленцова Н.Ф. Основы процесса резания и режущий инструмент (курс лекций) М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 101 с.

47. Основы формообразования резанием лезвийным инструментом: Учебное пособие. Томск: Изд. ТГУ. 2003. 172 с.

48. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение 1975. 344 с.

49. ICP 4121 Guidline for Selecting Core Constructions for Multilayer Printed Wiring Board Applications. Northbrook. 2010, 3 p.

50. Литвак Ю. H., Панфилов Ю.В. Исследование процесса сверления микроразмерных отверстий печатных плат // Наноинженерия. 2013. №5. С.3-7.

51. Литвак Ю. Н., Панфилов Ю.В. Исследование процесса сверления микроразмерных отверстий печатных плат // Будущее машиностроения

России. Сборник материалов V Всероссийской научно-технической конференци, Москва. 2012. С. 133-134.

52. Дмитриев В.А. Определение оптимальных режимов обработки с использованием ЭВМ. Осевая обработка: методические указания к лабораторной работе. Самара: Самарский Государственный Технический Университет, 2003. 23 с.

53. Шапин В.И. Сопротивление материалов. Лекция №20. Прямой поперечный изгиб стержня. // www.toehelp.ru: Решение задач по электротехнике и др. 2015. URL http://www.toehelp.ru/theory/sopromat/20.html (дата обращения 07.01.2015).

54. Flexion tests, micro drill of 0.1mm diameter // www.creepservice.com: Creepservice. 2014 URL. http://www.creepservice.com/index.php7pageH512 (дата обращения 07.02.2014).

55. Киреев P.M., Ягафаров И.И., Будилов B.B. Технология нанесения вакуумных ионно-плазменных покрытий на детали ГТД высокой точности // XIX научно-техническая конференция с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» Москва, 2012. С. 154-157.

56. Ботаки A.A., Поздеева Э.В. Модули упругости и акустические свойства металлокерамики на основе монокарбида вольфрама // Известия Томского политехнического университета. Томск, 2007. № 2 (311). С. 106-110.

57. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев [и др.]; под ред. И.С. Григорьева. М.: Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.

58. Шапин В.И. Сопротивление материалов. Лекция № 43 Анализ формулы Эйлера. // www.toehelp.ru: Решение задач по электротехнике и др. 2015. URL.http://www.toehelp.ru/theory/sopromat/43.html (дата обращения 07.01.2015).

59. Быкадор B.C. Повышение точности обработки глубоких отверстий спиральными сверлами на основе раскрытия нелинейных эффектов динамики процесса: дис. ... канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2011. 242 с.

60. Быков C.IO. Повышение точности сверления отверстий на основе моделирования и управления траекториями формообразования: дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2006. 160 с.

61. Характеристики алмазоподобных покрытий // http://st-pk.ru: Специальные технологии-ПК. 2014. URL. http://st-pk.ru/katalog/almazopodobnyie-pokryitiya-dlc/cvoystva-materiala/ (дата обращения 07.11.2014).

62. Титов В. Покрытия для режущего инструмента состояние вопроса и перспективы // НМ-Оборудование 2004. №1. С. 26-29.

63. Характеристики упрочняющих покрытий // platit.com: Platit | PVD Coatings. 2014 URL. http://platit.com/coatings/coating-specifications (дата обращения 07.11.2014).

64. Калькулятор толщины МПП // www.nicevt.com: ОАО «НИЦЭВТ». 2015. URL. http://www.nicevt.eom/production/7/73/ (дата обращения 19.01.15).

65. Задорин А.Ю. Автоматизация визуального контроля качества печатных плат : дис. ... канд. техн. наук. Екатеринбург, 2003. 147 с.

66. Применение системы Phiplastic для контроля качества на производстве многослойных керамических плат по технологии LTCC / Гладышева М. [и др.] // Технологии в электронной промышленности. 2014. №5 С.30-33.

67. Задорин А.Ю., Захарова Г.Б. Aplite - Система автоматизации оптического контроля печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2005. №4. С. 28-31.

68. Задорин АЛО., Захарова Г.Б. Система автоматизированного визуального контроля печатных плат Aplite // EDA Expert. 2002. №10 (73). С. 53-56.

69. Задорин А.Ю. Рецепты эффективной работы в система Phiplastic: сканирование печатных плат в прямом свете // Технологии в электронной промышленности. 2009. № 1. С. 68-69.

70. Поляков Е.В., Федотова JI.A. Высокоточные измерительные шкалы для сканеров URL. http://www.sani-gao.ru/data/docs/izmereniye_shkali.doc (дата обращения 19.01.2015).

71. Измайлов И.С. Применение сканера общего назначения для позиционных измерений астрофотографий // Известия ГАО РАН, СПб: 2000. №214 С. 533-545.

72. Поляков Е.В., Федотова JI.A. Высокоточное сканирование для электронных астрономических коллекций URL.http://www.rcdl2006.uniyar.a c.ru/papers/paper_62_vl.pdf (дата обращения 19.01.15).

73. Цветков Ю.Б. Технологические комплексы микро- и наноэлектроники. Лекция 1.3 Моделирование и анализ совмещаемости топологических слоев. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 7 с.

74. Манита А.Д. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие М.: Издат. отдел УНЦ ДО, 2001. 120 с.

75. Матричные фильтры обработки изображений // habrahabr.ru - Хабрахабр. 2015. URL. http://habrahabr.ru/post/142818/ (дата обращения 02.01.2015).

76. Фильтр raycca//ru.wikipedia.org: Википедия - свободная энциклопедия. 2014. URL.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D4%E8%EB%FC%F2%F0_%C3%E 0%F3%F 1 %F 1 %E0 (дата обращения 08.09.2014).

77. Конушин А. Основы обработки изображений // graphics.cs.msu.ru: Лаборатория компьютерной графики и мультимедиа 2015. URL. http://courses.graphicon.ru/files/courses/vision/2012/lectures/cv2012_02_i p_web.pdf (дата обращения 15.01.2015).

78. Литвак Ю.Н., Макеев М.О., Михалев П.А. Оценка барьерных свойств алмазоподобных покрытий методом математического моделирования процессов диффузии и газовыделения // Инженерный вестник, №12, 2012 URL. http://engbul.bmstu.ru/file/out/597870 (дата обращения 16.01.2015).

79. Сравнительный анализ защитных алмазоподобных покрытий, изготовленных методами вакуумного электродугового напыления с сепарацией плазменного потока и импульсного лазерного напыления / Ю.Н. Литвак [и др.] // Наноинженерия. 2013. №10. С.26-29.