VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

MECHANIKOS FAKULTETAS

Romas Bendikas

INFLUENCE OF THE BORING REGIMES TO THE QUALITY OF

THE SURFACE OF HOLES IN GLASS TEXTOLITE

Baigiamasis magistro darbas

Technologijos mokslo sritis

Vilnius, 2009

VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS

MECHANIKOS FAKULTETAS

TVIRTINU

________________

__

________________(Data)

Romas Bendikas

INFLUENCE OF THE BORING REGIMES TO THE QUALITY OF

THE SURFACE OF HOLES IN GLASS TEXTOLITE

Baigiamasis magistro darbas

Technologijos mokslo sritis

T207

Vadovas d __________ __________(Data)

__ _ __________ _________(Data)

Vilnius, 2009

VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETASMECHANIKOS FAKULTETAS

KATEDRA

TVIRTINU

______________

__________________(Data)

BAIGIAMOJO MAGISTRO DARBO

……......................Nr. ...............Vilnius

Studentui (ei) .........................................…Romui Bendikui…......................................…...............…....

Baigiamojo darbo tema: .... ........

DUOTIS:

–

Baigiamojo darbo rengimo konsultantai:..................................................................................................................

..............................................................................................................................................

Vadovas ................................ ......s ) (Mok

…………………………………..

….......Romas Bendikas………

……2009 m. vasario 10 d.……... (Data)

Technologijos mokslo sritislo kryptis

Vilniaus Gedimino technikos universitetas

Mechanikos fakultetas

katedra

ISBN ISSN

Egz. sk.

Data 2009-05-20

Pavadinimas

Autorius Romas Bendikas Vadovas doc.

Kalba

x l

Anotacija

D

,

Eksp

– 4,

Mikroskopu

Darbo apimtis: 57 psl., 7 lent., 33 pav.

.

Vilnius Gediminas Technical University

Faculty of Mechanics

Department of Machines building

Verslo vadybos fakultetas

katedra

ISBN ISSN

Number of exams.

Date 20. 05. 2009

Master thesis of Industrial engineering study program

Title Influence of the boring regimes to the quality of the surface of holes in glass textolite

Romas Bendikas Doc.

Author Supervisor

Languages

x Lithuanian

English

Summary

This work deals with the quality problems of hole drilling in the glass textolite panels.

Different drilling methods: mechanical, laser based and plasmic drilling have been analysed

theoretically. The main factors, determining qualitative parameters of holes, have been stated.

Glass textolite FR – 4 has been drilled using programmable drilling machine TIMAX MDR

2002 and applying different cutting modes.

The quality of surfaces obtained after drilling by different modes and drills has been

evaluated by using microscope. Optimal performance modes depending on the requirements

for the quality of holes have been explored.

The work consists of four parts: introduction, literature review, experimental analysis

and conclusions.

Work volume: 57 pages, 7 tables, 33 figures.

Key words: drill, modes, hole, glass textolite, carbide.

6

TURINYS

........................................................................................................ 7

........................................................................................................... 9

SANTRUMPOS..................................................................................................................... 10

................................................................................................................................. 11

........................................................................................ 12

1 ............................................. 12

............................................................................. 20

1.3 ................................................................................. 22

................................................................... 23

............................................................... 23

...................................................................... 29

.......................................... 29

...................................................................................... 31

.................................................................... 41

2.1. Tyrimo stendas ............................................................................................................. 41

........................................................................................................ 44

............................................................................................................. 46

2.4. Matavimo prietaisai...................................................................................................... 47

2.5 Tyrimo metodika ........................................................................................................... 48

2.6. Tyrimo rezultatai .......................................................................................................... 50

............................................................................................................................... 54

...................................................................................................................... 55

PRIEDAI.................................................................................Error! Bookmark not defined.

7

......................................................... 13

.................................................... 15

...................................................................................... 15

........................................................ 16

........................................................................ 17

........................................ 17

.................................. 18

.......................................................................................... 19

9 – – ta

– – – lazerio

– sandarintas – lazerio

spindulio impulsai....................................................................................................... 22

.............................................. 24

................................ 25

12 pav. ............................................................................... 26

a – b –

patobulintas griovelis .................................................................................................. 27

....................................................................... 28

................................................................. 30

....................................................................................... 33

17 pav. .................................................................. 33

............................................ 36

................ 37

................................. 38

................ 39

22 pav. ............................................ 40

1 –

2 – Y – – Y – – roboto ranka; 5 –

– granito korpusas; 7 – X – – X – – X –

– – metalinis korpusas; 12 – pavaros mazgas; 13 –

........................................................................................................... 41

8

14 –

atrama; 15 – korpuso tvirtinimo mazgas; 16 – – granitinis stalas; 18

– – X – –

siurbtuvas; 21 – stiklinis langas .................................................................................. 42

................................ 43

– 4............................................................................ 44

27 pav. Firmos GARRYSON volframo karbido gr ......................... 46

28 pav. Mikroskopas MPB – – 4 ............. 47

29 pav. Vaizdas ........................................ 48

........................................ 50

31 pa

...................................................................................... 51

kiekiu

................................................................................................. 52

..................................................................... 53

9

. ............................................................................ 14

..................................................................................... 20

3 lentel .............................................................................................. 27

................................................................................................ 31

........................ 43

. FR – ................................................................. 45

ai .......................................................................................................... 49

10

SANTRUMPOS

SP –

LSP –

Tg –

HDI –

11

, t. t., kuris savo

ne – tai dialektrikas, ant kurio

iai naudojamos

elektrotechnikos, radiotechnikos, telekomunikaci

ir toliau

stiklo tekstolitas.

Viena pirm SP

naudot laze

pagrindinis s srityje.

turi

os ir tikslios.

,

tekstolite,

k nukrypimas nuo nustatyto centr

a

gamybos etapuose.

– nustatyti

parenkant optimalius kuriais

s su 0.5 mm skersmens Taip pat bus nustati

ti s

.

12

1.1

dideliu

didelio skersmens didesnes kaip 0,075 mm), o UV

snes kaip 0,075 mm). CO2 ir UV

i naudojami mikroskyl

su lazeriniu

Siekiant

konstrukcijos aptarsime us

us.

tarpu „Westwind airbearings“ pateikti statistiniai duomenys rodo, kad 2006 metais pasaulyje

ius us. „Union Tool Co“ i

p

gamintoja, padidino savo metin

m mintojai pateikti 1 Pastaraisiais metais buvo daug pasiekta

,

sandara

amumu

13

Dabar daugel

. T prisideda prie

skers

ateities SP gamyboje, t

d

,

savybes,

ailginti panaudojant naujas ( pavaizduota 1

paveiksle).

3000

2000

1500

1000

500

01 2 3 4 5 6 7 8

Naujieji

1

.

tech

as

Apskritai, karbidai, nitritai, karbonitritai,

oksidai, boridai, siliciai, deimantai ir mi

dideliu 2O3 ir deimantas yra

14

os

pastovumu,

smens

didelio kietum pvz., DLC, deimantas, TiN, TiAlN ir t. t.

plazminio

cheminio garinimo dengimui

[3].

.

Gamintojas

Union Tool 320

TCT 200

Top point 90

Tungaloy 75

Jinzhou 50

P nukrisdavo po 10

m

ir uo pagrindu

buvo

is dalimis

tavimu

strypas kietuoju lydmetaliu sulituojamas su tokio paties skersmens volframo karbido

15

pav.).

2

Kitas –

o

3

iuo

as gaminti didel –

, reikia pritaikyti didelio

16

e pakelti

pavi

, t optinimzuojami

pavaizduoti 4 pav., , kad siene

4 pa

5

17

5

dideliu

klamp G

, t

P

pav.

6 pav.

[9].

18

, tinkamos SP gamybai.

filtrai (pvz. SiO2,

Al2O3, Al(OH)3 ir

SP apdirbamumas pabl

didelio

pavaizduotas 7 pav.

7 pav.

HDI

19

Kai kurie gamintojai,

skers

8 pav.

sukurti reikiamos konstrukcijos ir s

tyrimo duomenys rodo, kad ir

.

20

1.2

Dabartiniu metu populia

Nd:YAG (neodimiu

aktyvuotas, itrio aliuminio) ir CO2 (anglies dvideginio). Pagrindinis yra

, kurias galima apdo

SP

Nd:YAG lazerio spinduliai yra

– , negu 0.1 mm skersmenys

mm

greitai

[5]

Pavadinimas duomenysMatavimoprietaisas

1 2 3 4

L. Gerai: a/b 0.95;

Gerai: a/b 0.90, a/b 0.95;

Blogai: a/b 0.90

Mikroskopas

L.Gerai:R< 2.54 µm

Gerai: R 2.54, R 12.7 µm

Blogai: R > 12.7 µm

Mikroskopas

kampas

L. Gerai: 5º

Gerai: 10º

Blogai: 15º

Mikroskopas

21

1 2 3 4

L.

Blogai:

Mikroskopas

L.Gerai: t , t 5.08 µm

Gerai: t > 5.08 µm, t 12.7 µm

Blogai: t > 12.7 µm

Mikroskopas

L.

Blogai:

Mikroskopas

CO2 „ aplinkos“ (TEA)

mechanizmas, valdantis impuls CO2 2

lazeris, turi n inkamiausia galia y

galinti

u

2 –

die

sluoksniai, v

22

9 pav. :

9 – 12 – – – tolimojo

–l iklis; 19 – sandarintas rius; 20 –

lazerio spindulio impulsai

Lazerinis spindulys

e matuokle

nustatoma stalo ir jame

kompiuteriu [6].

1.3

technologija

. Ekonominis faktorius:

g , prireikia daug laiko. Dabar

didelio tikslumo programinio

u

23

laiko jiems

priklauso nuo to, kaip greitai sustoja X – Y

1.4

Plazminiu graviravimu

s gamybos

skyl

gamybos technologija. Plazminio graviravimo atveju reikia naudoti dielek

kuris graviruoja SP

s kyla pavojus pe [6] .

ir gera

iausio skersmens

greitai gamyboje bus naudojami

y

i

,

SP dangomis ir atitinkantys gamtosaugos reikalavimus.

a imo

trapios ir

24

spaus pvz.,

0 pav.

10 pav.

:

(1)

.

)cos(γL

S − (2)

kur

25

padidinantis:

S

F εβ +(3)

u.

pav.

nis 2006 metais,

nustatytas optimaliausias 42° kampas.

11 pav.

2

2

πνA

V − (4)

26

ia V –

2 A –

r –

pav.

12 pav.

kad suma

Apskritai,

13 pav.

27

13 as: a – prasto pavidalo griovelis; b –

patobulintas griovelis

nustatant

s [2].

3

(µm) 0.4 ~ 0.6

Kietumas (HV30) 1,900 ~ 2,100

(Mpa)4,000 ~ 5,000

Tankis (g/cm3) 14.7 ~ 14.9

im

28

14 pav. Skyl grafikas

s

29

1.6

gamybos eigoje.

µm

µm, o lazeriniai – iki 0,01 µm. Tyrimas kontaktiniu

negamina specialiai pritaikytos SP gamintojams.

Tiriamos vietos sk

Tiriama vieta tu

[10].

1.7 Spausdintini

30

nuo sugadinimo. Kai

tuo tiks

15 pav. Skyl grafikas

31

1.8

Buvo tiriamos keturios skirtingos

naujai sukurta,

4 l .

Nr. Storis (mm)

1. 0.30

2. Lengvojo aliumi 0.18

3. 0.31

4. 0.23

96 ,

nustatant ploto ribas ir .

pakartotinius

matavimus, kai kurie metodai tik

• CpK – statistin roceso ir

artimiausios specifikacijos ribos. CpK

eksploatacines savybes, remiantis faktiniais duomenimis. CpK reikalauja, kad

• TpD –

• TPR –

32

• Linijinis –

.

kietlydinio dvi stiklo tekstolito

FR – folija. Vietos tikslumo

– me paveiksle pavaizduoti pas – kuo

t ima u krypti.

ne daugiau kaip 1,0 mm, priklausomai nuo to, kuris

paveiksle. Tikrasis

yra

didesnis TPR, tuo amos s tikslumas blogesnis.

33

16 pav.

17 pav.

D µm] Cu folija

34

• 2- mm storio)

Rodikliai

• Skersmuo: 0.35 mm

ilgis: 5.58 mm

6030

• 125,000 rp

• 100 ip

• 600 ip

• 20

)

• LCOA Spectrum GOLD

• Tikslumo matavimai

•

Tikislumo nustatymo eiga

• Visi tikslumo matavimo duomenys buvo gauti ITRAN prietaisu.

•

dvi 1,15 mm .

•

•

35

Rezultatai

4, 5, 6 ir 7 – ame

iuose TPR nurodomas mikronais, kuriais a

nustatyti buvo naudojama 38µ

Spalvoti apskritimai grafikuose taip pat

53,8µ

atitinkamai 35.6 ir 17.8µm TPR. Raudonas a

nkiausias. Naujai sukurtos centravimo

µ 9. Svarbiausias tyrimo

o

CpK palyginimas pavaizduotas 22 paveiksle [7].

36

18 pav.

37

19

38

20

39

21

40

22 pav. z

41

2. TIRIAMOJI EKSPER

2.1. Tyrimo stendas

–

pav.).

23 :

1 – – Y – – Y – – roboto

ranka; 5 – – granito korpusas; 7 – X – – X – 9 – X –

ia 10 – 11 – metalinis korpusas; 12 – pavaros mazgas; 13 –

42

24 :

14 – ; 15 – korpuso tvirtinimo mazgas; 16 – pavara; 17 – granitinis

stalas; 18 – ; 19 – X – – oro pavara ir lieka

siurbtuvas; 21 – stiklinis langas

Taivanyje pagamint

Oro guolis ti

. Suspaustas oras naudojamas o

.

O i svarbus veiksnys, lemiantis suklio naudojimo

43

25

5 [12].

Modelis MDR 2002

Darbo laukas (mm) 560×650

Su s 4

XY – pozicionavimo greitis (m/min) 30

Z – pozicionavimo greitis (m/min) 30

Z – 40

Suklio greitis (aps/min) 20 000 – 160 000

Ma (mm)

(mm)

gylis (mm) 10

Pozicionavimo tikslumas (mm) 0.01

Energijos suvartojimas (W) 5000

7

380±10%

AC servo

Timax CNC2000

100

CNC valdymo mazgas

Valdymo pavaros mazgas

koduotuvas

Valdymo variklis

kilpa

44

liekamas tyrimas: stiklo tekstolitas FR – 4

26 pav. – 4

Stiklo – lako audinio

Gaunama nepraleid

elektros, atspari chemikalams folija,

parametrus.

naudojamas stiklo tekstolitas

FR –4 1,5 mm storio ir padengtas 35 naudojamas laminatas FR – 4

0,5 – 2,5 mm storio su vario folijos storiu 18 – [4].

45

aminato, supresuojant

su stiklo – lako audiniu (pripregu).

apribojimo Di i irektyvos

s, nes

lydmetaliu, kuriam rei apie 175

tikslui firmo FR – 4 „Isola“

laminatas R-1775C), i . Be to, FR –

taip

pat itin atspari ugniai.

Taigi tyrimui atlikti parenkame FR – 4 stiklo 2,2 mm storio, kuris padengtas

6 . FR – 4 stiklo

4,70 maks., 4,35 @ 500 MHz, 4,34 @ 1 GHz

Energijos sklaidos / disipacijos koeficientas 0,02 @1 MHz, 0,01 @ 1 GHz

Dielektrinis atsparumas 20 MV/m (500 V/mil)

2×105 M

8×107 M 2/cm

1,25 – 2,54 mm (0,049–0,100 colio)

17 GPa (2.5×106 PSI; naudojant SEP)

110 – 200 °C pagal gaminimo ir dervos

Tankis 1.91 kg/L

46

27 pav. Firmos GAR 0.5 mm skersmens

e plieno HSS –

liems apsisukimams

atliekame kietlydinio

apsisukimams. Bandymo rezultatams gauti naudojame firmos GARRYSON (Anglija)

47

,

–

tekstolit reikalauja didelio

.

2.4. Matavimo prietaisai

nustatoma stiklo

– 2 (28 pav.).

28 pav. Mikroskopas MPB – tekstolitas FR – 4

48

29 pav

2.5 Tyrimo metodika

–

(23 pav.). Tiriamoji – stiklo

tekstolitas FR – 4 (26 pav.).

,

Eksperimentui atlikti buvo u s TIMAX MDR

2002, kad kiekvienu nustatytu pj naudojome

skirtingos, o skersmenys vienodi –

volframo karbido, o kompanijos HPTEC – eju

– 4, kurio storis 2.2 mm.

klio apsisukimai ir pa

T

49

aip:

1. Pirmu atve 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min.

– volframo karbidas.

2. Antru 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min

kompanijos HPTEC

3. 95 000 aps/min. ir 2.9 m/min firmos

GARRYSON – volframo karbidas.

4. Paskutiniu atve 95 000 aps/min. ir 2.9 m/min.

naudotas kompanijos HPTEC

karbido.

7

Stiklotekstolitas FR-4

2.2 mm

0.5 mm

ti

stiklo . Ir

.

50

2.6. Tyrimo rezultatai

1 –

2 –

3 –

4 – kobalto karbidas)

30 pav. g

ugiausia rasta

95

000 aps/min. ir 2

kuris volframo ir kobalto karbido esant 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min.

51

1 –

2 –

3 – 95 000 aps

4 –

31 pav. Grafike pavaizduotos

je

ike pavaizduotos sky jos yra

tinkamos tolimesniems gamybos etapams. I s

arba ne . nekelia pavojaus

iais tirpalais. T

metodas netinka s stambiomis kai

.

ant „a sugadina

Esant 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min. GARRYSON (volframo

karbidas) apie rasta

Esant 65 0 olframo ir kobalto

apie rasta su omis.

52

Esant 95 0 GARRYSON (volframo

Esant 95 000 aps/min. ir 2.9 m/min. olframo ir kobalto

ie is.

1 –

2 –

3 – volframo karbidas)

4 –

32 pav.

buvo rastas n

taip pat

isant

neatitikimus yra neefektyviai naudojamas .

53

1 –

2 –

3 –

4 –

33 pav. Grafike pavaizduotos brokuotos skyl

, kuris

– volframo karbido, esant 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min rasta apie

, o su firmos HPTEC (volframo ir kobalto karbidas) aptikta net

.

Naudojant 95 000 aps/min. ir 2.9 m/min. atitinkamai rasta apie 50 su

su HPTEC .

54

1.

2. rezultat , pagaminti volframo ir kobalto

95 000 aps/min. ir 2.9 m/min .

3. , ,

yra universalesni. Esant 65 000 aps/min. ir 2.4 m/min 95 000

aps/min. ir 2.9 m/min , dauguma s

gamybos etapams.

4. Gr 0.5 mm skersmens

– volframo ir kobalto karb

5. izavus gautus rezultatus, galima 0.5 mm

iu y. suklio

io poveikio kokybei nedaro.

55

– asis pataisytas ir papildytas leidimas.

Vilnius: Technika, 2005. 148 p.

2. LIANYU FU, FAN YANG. A solution for PCB drilling with strict requirement on hole

Circuit World. 2008 m. Leidinys nr. 2. 8 – 11 psl. – 05 –

15].

<http://www.emeraldinsight.com/Insight/viewContentItem.do;jsessionid=EA3E7EA33FC53

31DD940F79ECDD7C1A0?contentType=Article&contentId=1724168>

3. LIANYU FU, JIANGUO QU, HAIBIN CHEN. Mechanical drilling of printed circuit

boards: the state-of-the- urnalas: Circuit World. 2007 m. Leidinys nr. 4. 3 – 8 psl.

– 05 – 17].

<http://www.emeraldinsight.com/Insight/viewContentItem.do;jsessionid=EA3E7EA33FC53

31DD940F79ECDD7C1A0?contentType=Article&contentId=1636437>

4. AB „

5. YAMAMOTO T., KATAOKA T., ANDRESAKIS J., HOLDEN H. Getting Started in

HDI Fabrication. 2007 December. 3 – 4 psl. [ 2009 – 05 – 08].

<http://www.google.lt/search?hl=lt&q=Getting_Started_in_HDI_Fabrication&btnG=Paie%C

5%A1ka&meta=>

6. LARRY W., ALEXANDER C. Blind via laser drilling system. 2006. 4

2009 – 03 – 17].

<http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?wo=1997046349>

7. HILBURN R., BEVAN J. Drilling of printed circuit boards: An innovative, engineered

entry material for improving accuracy of micro and small diameter drills. 2008. 3 – 7 psl.

– 03 – 29].

<http://www.lcoa.com/docs/Drilling_of_Printed_Circuit_Boards_Innovative_Entry_Material

.pdf>

8. CARANO M. Via hole filling technology for high density, high aspect ratio printed wiring

boards using a high Tg, low CTE plugging paste. 2005. 1 – 2 psl. – 04 – 29].

www.electrochemicals.com/viafill07.pdf>

56

9. JIANGUO Q., WEIXIAN Z., LIANYU F. Drilling flexible PCBs. 2006. 2 – 3 psl.

2009 – 04 – 19].

<http://www.circuitree.com/Articles/Feature_Article/c63c685bec8ba010VgnVCM100000f93

2a8c0____ >

10. COHEN T. Practical Guidelines for the implementation of back drilling plated through

hole vias in multi – gigabit board applicati – 04 – 23]. Prieiga

http://www.coppercad.com/Teradyne_BackDrilling_2003.pdf>

11. Drilling solutions. 2005. 4 – ta 2009 – 04 – 15].

<www.lcoa.com/docs/Slickback%20Brochure.pdf>

– 04 – 15].

<http://www.timaxco.com/product_detail.php?ID=16&cID=4>