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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VI-3 Perçage-détourage 4
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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VI-3 Perçage-détourage 5
Le trou idéal The Ideal Hole
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VI-3 Perçage-détourage 6
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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VI-3 Perçage-détourage 7
Empilage Stacking
Feuille d ’entrée Entry foil
3 circuits 3 PCBs
Contre-plaque Backup material
Pied de pression Pressure foot
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VI-3 Perçage-détourage 8
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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VI-3 Perçage-détourage 9
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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VI-3 Perçage-détourage 10
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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VI-3 Perçage-détourage 11
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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VI-3 Perçage-détourage 12
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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VI-3 Perçage-détourage 13
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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VI-3 Perçage-détourage 14
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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VI-3 Perçage-détourage 15
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VI-3 Perçage-détourage 16
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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VI-3 Perçage-détourage 17
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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VI-3 Perçage-détourage 18
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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VI-3 Perçage-détourage 19
Géométrie d ’un foret Drill geometry
QueueShank
FlûteFlute
PointeShank
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VI-3 Perçage-détourage 20
Géométrie d ’un foret Drill geometry
Micro-foret
Micro-drill
Diamètre intermédiaireDiameter step
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VI-3 Perçage-détourage 21
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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VI-3 Perçage-détourage 23
Géométrie d ’un foret (flûte) Drill geometry (flute)
Partie détalonnéeRelieved part
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VI-3 Perçage-détourage 24
Géométrie d ’un foret (pointe) Drill geometry (point)
ListelMargin land
GoujureChip land
ÂmeWeb
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VI-3 Perçage-détourage 25
Géométrie d ’un foret (pointe) Drill geometry (point)
130°
30°
15°
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VI-3 Perçage-détourage 26
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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VI-3 Perçage-détourage 27
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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VI-3 Perçage-détourage 36
Géométrie d ’une fraise Router geometry
Taille diamantDiamond toothing
Queue de poissonFish tail
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VI-3 Perçage-détourage 37
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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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