До этого времени производство печатных плат делалось при помощи традиционных химических методов травления, которые состояли из множества процессов. При этом было задействовано оборудование, которые занимали большие производственные площади. Сами процессы также занимали некоторое время. На стадии опытно-конструкторских работ, когда еще необходимо опробовать огромное количество вариантов, что было совершенно недопустимо.
Поэтому было предложено решение из создавшейся ситуации в виде использования механической обработки для получения прототипов печатных плат. В то же время необходимо было понимать, чтобы обеспечить хорошее качество печатной платы необходимо иметь достаточно жесткие требования к подобному инструменту. Это, во-первых, особенная геометрия, которая позволяет производить обработку без заусенцев, во-вторых, он должен быть достаточно прочным и одновременно сбалансированным, чтобы избежать неровностей граней, в-третьих, иметь возможность фрезеровать углубления шириной в сотые доли миллиметра.
В итоге был разработан специальный тип граверов, которые получили название изолирующий гравировальный инструмент. Что он из себя представляет?
Что такое изолирующий гравировальный инструмент
Суть процесса состоит в гравировке медной фольги на печатной плате на одну и ту же глубину при помощи гравера. При этом образовываются изолирующие каналы.
Этот инструмент представляет собой тело вращения. Состоит из таких элементов, как режущая часть и хвостовик. Традиционно хвостовик имеет только цилиндрическую форму. Это объясняется с малыми размерами углублений и материалом заготовки. В основном это медь.
Размер вершины режущей кромки колеблется в диапазоне от 0,05 до 1,0 мм в зависимости от требуемой топологии. Ее угол наклона, как правило, равен 60, 90 или 135°. Это позволяет получать прототипы печатных плат со сложным рисунком токопроводящих дорожек.
Режущая часть у некоторых моделей инструментов имеет цилиндрическую форму, в котором есть винтовая канавка. Это обеспечивает чистовую обработку без заусенцев.
Такой инструмент изготовляется из вольфрамовой стали, твердого сплава. Как следствие, он обладает очень высокими прочностными характеристиками, что немаловажно при высокоскоростной обработке и его малых размерах.
Режущие кромки дополнительно могут иметь специальное покрытие, которое призвано увеличить их износостойкость.
Применение изолирующего гравировального инструмента
Их использование востребовано практически во всех отраслях промышленности, где есть необходимость в печатных платах. В частности, это следующие сферы деятельности:
- приборостроение;
- энергетика и электротехническая промышленность;
- авиа-, космическая промышленность;
-научно-исследовательские институты.
Помимо изготовления печатных плат, эти инструменты могут применяется для обработки таких материалов, как пластик, цветные металлы, композиты. Это является возможным благодаря его высокой прочности и долговечности.
Как правило, обработка осуществляется на гравировально-фрезерных станках с программным управлением. Это позволяет добиться высокой точности гравировки.
Разновидности изолирующего гравировального инструмента
В основном такой инструмент различается по форме геометрии режущей части и наличием винтовой канавки. По данным признакам выделяются граверы с винтовой канавкой или с плоской площадкой.
Изолирующий гравировальный инструмент с винтовой канавкой
Такой гравер представляет собой инструмент с цилиндрической формой режущей части. Разработан специально для обработки изолирующих каналов на печатных платах.
Его особенностью является то, что рабочий конец инструмента выполнен цилиндрическим. В нем имеются две режущие кромки. Общий угол заточки может быть 90 или 135° в зависимости от технологических требований.
Для удаления стружки на цилиндрической поверхности выточены винтовые канавки. Шаг винта равномерный и чаще всего не превышает трех. Это объясняется тем, что толщина медной фольги на плате небольшая и составляет несколько десятков долей миллиметра.
Между цилиндрической режущей частью и хвостовиком имеется участок конической формы. Здесь наклон образующей конуса к оси равен 30°. Все это обеспечивает отличную балансировку при обработке.
Благодаря отсутствию радиального биения и необходимости предварительной центровки у такого инструмента возможно получать весьма чистые поверхности каналов. Поэтому он востребован для гравирования каналов с точным соблюдением размеров и насыщенным рисунком дорожек.
Изолирующий гравировальный инструмент с плоской площадкой
Для обработки каналов могут быть использованы конические граверы с плоской площадкой. Он состоит из режущей части и хвостовика, который имеет цилиндрическую форму.
Профиль режущей части представляет собой конус или пирамиду. При этом угол заточки режущей кромки может быть 60 или 90° в зависимости от требуемых размеров каналов. В первом случае, может быть использованы для гравировки углублений с размером до 0,2 мм, а во втором - площадок с шириной до 1 мм.
Обычно конический гравер имеет одну, две или три режущие кромки. Для гравировки на печатных платах целесообразно выбрать с двумя кромками.
Для более точной фиксации, а также точного определения вертикального положения инструмента в шпинделе на хвостовике может быть стопорное кольцо из пластика.
Стоит отметить, что гравировка не ограничивается только применением граверов вышеперечисленных разновидностей. При этом могут быть использованы обычные концевые фрезы для снятия медной фольги на больших областях и сверла для изготовления отверстий на печатной плате. Только при выборе необходимо обратить внимание на материал, из которого изготовлены инструменты. Это связано с малыми размерами обрабатываемых поверхностей.
Обработка изолирующих каналов на печатной плате осуществляется на высоких скоростях, достигающих несколько десятков тысяч. Это обусловлено тем, что при более низкой скорости вращения шпинделя инструмент может продавить материал заготовки.
При таких скоростях наличие даже очень маленькой стружки может привести к нарушению поверхностей канала. Поэтому необходимо обеспечить быстрое удаление стружки из зоны резки. Это осуществляется при помощи подведения трубок, из которых подается сжатый воздух. В связи с тем, что стружки из меди обладают легким весом, это бывает вполне достаточно.
В целом выбор изолирующего гравировального инструмента осуществляется в зависимости от сложности топологии токопроводящих дорожек, в частности размеров изолирующих каналов и областей, и параметров технологического процесса.
