La fabrication des circuits imprimés VI-3 Perçage-détourage1 VI-3 Perçage et détourage Drilling...

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la fabrication d es circuits impr imés VI-3 Perçage-détourage 1 VI-3 Perçage et détourage Drilling & Routing

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VI-3 Perçage-détourage 1

VI-3

Perçage et détourage

Drilling & Routing

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VI-3 Perçage-détourage 2

Source Posalux

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VI-3 Perçage-détourage 3

Sommaire Outlook

• Le trou idéal• Les besoins• Forets et fraises• Empilage• Paramètres• Machines• Broches• Environnement

• The Ideal Hole• Requirements• Drills & Routers• Stacking• Parameters• Machines• Spindles• Environment

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Le trou idéal The Ideal Hole

• Sans délamination• Sans rugosité• Sans bavures• Sans ‘ tête de clou ’• Sans débris• Sans résine fondue• Sans erreur de position• Sans erreur de diamètre

• No delamination• No roughness• No burrs• No nailheading• No debris• No smearing• No position error• No diameter error

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Le trou idéal The Ideal Hole

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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

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Empilage Stacking

Feuille d ’entrée Entry foil

3 circuits 3 PCBs

Contre-plaque Backup material

Pied de pression Pressure foot

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Rôle de la feuille d ’entréeThe entry foil purpose

• Empêche les marques de pied de pression

• Assure le centrage du foret

• Empêche la formation de bavures

• Protect the PCB from pressure foot marks

• Permit precise drill centering

• Prevent from burrs

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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

• Smooth, flat, stable surface

• Do not increase drill temperature and wear

• Follow the board thickness variations

• Do not contaminate holes

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Matériaux pour feuille d ’entrée Entry foil matérials

• Papier phénolique 0,5 mm

• Aluminium 0,3 mm• Composite :

cœur compressible + surfaces aluminium

• 0.5 mm phenolic material

• 0.3 mm aluminium• Composite :• soft core + aluminium

surfaces

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Rôle de la contreplaque Backup foil purpose

• Assurer le débouchage du trou (sans percer la table de la machine !)

• Eviter la formation de bavures

• Provide a mediumfor drill termination (rather than drilling into the machine !)

• Minimizes burring

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Propriétés de la contreplaque Backup foil properties

• Surface plane assez dure• Ne provoque pas d ’usure

ni d ’échauffement du foret

• Ne crée pas de débris qui peuvent endommager la paroi du trou et même casser le foret

• Flat, stable surface,hard enough

• Do not increase drill temperature and wear

• Do not create debris witch can damage the hole wall even break the drill

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Matériaux pour contreplaque Backup foil matérial

• Papier phénolique• papier compressé• Bois pressé mélaminé• « Foilboard »(LCOA)

• Phenolic paper• Pressed paper• Melamine covered

pressed wood • « Foilboard »(LCOA)

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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 ’)

• 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)

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Métallurgie du carbure de tungstèneTungsten 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)

• 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

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Propriétés du carbure de tungstèneTungsten 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

• Almost as hard as diamond :

- diamond 10- carbide 9.8 to 9.9- glass 7(mosh scale)• Hight flexural strength• Hight wear resistance

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Taille des foretsDrill manufacturing

Opérations principales :

- ajustage du barreau

- meulage au diamètre de perçage

- taille de la flûte

- taille de la pointe

Main operations :

- bar trimming

- drill diameter grinding

- fluting

- pointing

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Géométrie d ’un foret Drill geometry

QueueShank

FlûteFlute

PointeShank

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Géométrie d ’un foret Drill geometry

Micro-foret

Micro-drill

Diamètre intermédiaireDiameter step

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Géométrie d ’un foret (flûte) Drill geometry (flute)

GoujureChip area

LèvreCutting lip

ListelMargin land

PointePoint

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VI-3 Perçage-détourage 22

Géométrie d ’un foret (flûte) Drill geometry (flute)

Conicité 1:400

1:400 taper

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Géométrie d ’un foret (flûte) Drill geometry (flute)

Partie détalonnéeRelieved part

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Géométrie d ’un foret (pointe) Drill geometry (point)

ListelMargin land

GoujureChip land

ÂmeWeb

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Géométrie d ’un foret (pointe) Drill geometry (point)

130°

30°

15°

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Géométrie d ’un foret Drill geometry

Valeurs typiques Typical values

Angle d’héliceHelix angle 35 °

Angle de pointePoint angle 130°

Angle de dépouille primairePrimary relief angle 12° - 15°

Angle de dépouille secondaireSecondary relief angle 30°

Epaisseur de l’âme / diamètreWeb thickness / diameter 12% - 24%

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Paramètres de perçageDrilling 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

• Cutting speed

( Vc ) in meters per minute

speed of the cutting edge relative to the material

• ex : 150 to 180 m/mn for FR4

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VI-3 Perçage-détourage 28

Paramètres de perçageDrilling 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

• 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

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VI-3 Perçage-détourage 29

Paramètres de perçageDrilling 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

• Feed speed

(Va) in m/mn

is depending of spindle speed and drill diameter

Around 6 to 7 % of drill diameter per revolution

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VI-3 Perçage-détourage 30

Paramètres de perçageDrilling 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

• Feed speed

Va in m/mn

Va = 0.06xxVb/1000

mm• Ex :

Vb = 60 000 t/mn

= 0.8 mm

Va = 3 m/mn

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VI-3 Perçage-détourage 31

Paramètres de perçageDrilling parameters

• Vitesse de retour :

Supérieure à la vitesse de descente, une vitesse élevée augmente la productivité.

• Jusque 30 m/mn sur des machines récentes

• Retraction speed

Higher than feed speed, a high speed increase productivity.

• Up to 30 m/mn on new machines

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VI-3 Perçage-détourage 32

Paramètres de perçageDrilling parameters

• Nombre de descentes :

selon la précision souhaitée

ex :

Foret neuf => 2000

1er affûtage => 1000

2ème affûtage => 1000

• Number of strokes

Depending of wanted

accuracy

ex :

New drill =>2000

1st sharpening => 1000

2nd sharpening => 1000

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VI-3 Perçage-détourage 33

Paramètres de perçageDrilling parameters

• Temps de séjour :

Temps d ’attente nécessaire à la stabilisation de la broche et de la table de la machine

• Stay time

Waiting time needed for spindle and table stabilisation

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VI-3 Perçage-détourage 34

Paramètres de perçageDrilling 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

• Stack thickness

it is necessary to have :

Flute length >

flute margin +

entry foil thickness

+ n board thickness

+ 1 drill diameter

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VI-3 Perçage-détourage 35

Précision de perçageDrilling 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

Error factors

- panel locating

- X&Y positioning

- spindle run out

- drill skating on the entry foil

- buckling of the drill

- pressure foot

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Géométrie d ’une fraise Router geometry

Taille diamantDiamond toothing

Queue de poissonFish tail

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Paramètres de détourageRouting 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

• 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

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VI-3 Perçage-détourage 38

Paramètres de détourageRouting 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

• Feed speed

(Va) in m/mn

is depending of spindle speed and drill diameter

From 1 to 2 % of router diameter per revolution

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VI-3 Perçage-détourage 39

Paramètres de détourageRouting 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

• Feed speed :

Va in m/mn

Va = 0.02xxVb/1000

mm• Ex :

Vb = 24 000 t/mn

= 2 mm

Va = 1 m/mn

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VI-3 Perçage-détourage 40

Paramètres de routageRouting parameters

Profondeur de détourage:

2 x le diamètre au maximun

Routing depth :

should not exceed 2 x the diameter

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VI-3 Perçage-détourage 41

Paramètres de routageRouting parameters

Usure de la fraise :

dépend de la précision souhaitée

0,05 => 15 à 20 mètres

0,1 => 120 à 150 mètres

Router wear :

depending of the tolerance

0.05 => 15 - 20 meter

0.1 => 120 - 150 meter

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VI-3 Perçage-détourage 42

Paramètres de routageRouting parameters

Conditions de travail :

- Plaque d ’usinage pré-fraisée à + 0,5 min

+ canaux d ’extraction des poussières

- maintien du panneau par brosse

-bonne extraction des poussières

Working conditions :

- tooling plate pre-milled at + 0.5 min

+ slots for dust extraction

- holding down device with brush

- good dust extraction

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VI-3 Perçage-détourage 43

Caractéristiques des machinesDrilling machine specifications

Source Posalux

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VI-3 Perçage-détourage 44

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

• X

- mobile spindle support

- Speed max : 50 m/mn

- Acceleration max : 12m/s²

- Drive : water cooled linear motor and digital servo control

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VI-3 Perçage-détourage 45

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

• Y

- moving machine table

- Speed max : 50 m/mn

- Acceleration max : 12m/s²

- Drive : water cooled linear motor and digital servo control

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VI-3 Perçage-détourage 46

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 servo-commande numérique

• Z

- Independent Z axis

- Speed max : 30 m/mn

- Acceleration max : 40m/s²

- Drive : brushless, water cooled AC motor and digital servo control

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VI-3 Perçage-détourage 47

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

• 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

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VI-3 Perçage-détourage 48

POSALUX UltraSpeed 60000- 6

• Précision Y/Y

- positionnement +/- 5 µm

- Répétabilité +/- 2 µm

- Usinage +/- 20 µm• Précision Z

- Profondeur +/- 25 µm

• X/Y Accuracy

- Positionning +/- 5 µm

- Repeatability +/- 2 µm

- Machining +/- 20 µm• Z Accuracy

- Deph +/- 25 µm

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la fabrication des circuits imprimés

VI-3 Perçage-détourage 49

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VI-3 Perçage-détourage 50

Environnement Environment

• Atelier climatisé• Bonne ventilation et

extraction des poussières• Sol stable, sans vibrations• Sol anti-dérapant

• Air conditionned workshop

• efficient ventilation and dust extraction

• Stable, non vibrating floor

• Non-slip floor