Fräsbitar (millingbits)
ER chucken är en 1/8tums, dvs. den tar 3.175mm skaftdiameter fräsbitar
V-bits
Har nu provat med v-bits och lärt mig lite mer om dess egenskaper.
Man köper dom som spec.ade till "0.1mm" spets, men i realiteten är spetsdiametern minst 0.15mm, spetsen kan också vara bredare, lite beroende på produktionsvariationer upp till 0.18mm bred.
Dessa v-bits är populära eftersom priset är 15:- per bits, att jämföras med dyrare bits som är 20-30 gånger mer kostsamma.
Har nu insett att dessa billiga "0.1mm 30graders v-bits" fräser som minst 0.15+0.035=0.185mm isolationsspår 35um kopparlaminat.
I kopparlaminat med 18um koppar fräser v-bits som minst 0.15+0.018=0.168mm isolationsspår.
I praktiken blir isolationsspåren mycket bredare och inte bättre än den precision i kalibrering v-bits i Z ledden man kan uppnå samt den precision av höjdkartan som kompenserar för kretskortets variation i tjocklek. Jag använder elektrisk probning av Z och elektrisk probning av höjdkartan - och kan inte nå bättre resultat än så.
Att fräsa kretskort för ytmonterade storlekar som 0805 (2.0x1.3mm) är enkelt med v-bits, 0603 (1.5x0.8) går ju med v-bits.
Även 0402 går att göra med v-bits med man ser att ofta lossnar kopparlödön mycket lätt, kanske för att fräsen har tryckt på kopparbiten och lossat den från laminatet.
Att fräsa isolationsspåret i en enda operation med en v-bits ser ut att belasta kopparytskiktet en hel del när v-bits leds runt alla sidorna runt kopparlödytan.
Om kopparlödytan är liten så tycks kopparn lossna varje gång.
Min teori om v-bitsbelastning på kopparlödytorna baserar sig på det man ser under mikroskopet om man granskar hur spetsen ser ut och hur kopparskiktet påverkats efter en fräsoperation. Ett v-skär med en skarp skärkant på en sida ger en kopparkant som ser ut att ha varit påverkad av sidotryck eftersom kopparytan har lossnat och flyttats åt sidan.
Man skulle kunna fräsa i flera operationer och öka Z djupet successivt och kanske minska risken för lossade kopparlödytor - prov krävs men jag gissar redan nu att sidokraften är för stor pga. v-bitsens egenskaper så flera operationer snarare är sämre än bättre....
Tittar man på DFN och QFN ytmonterade komponenter med 0.20-0.25mm delning blir det svårare.
0.15mm isolationsspår & stub bits
Läser man på om fräsning av 0.1 till 0.05mm isolationsspår används endast s.k stub end mills, dvs. raka korta skär. Spec. på 0.1mm end stub mill är isolationsfräsning av 0.2mm spår.
Man rekommenderar inte v-bits alls eftersom toleransen man uppnår med manuell kalibrering av v-bits är för stor och man kan inte längre garantera bredden på isolationsspåret. Det finns iofs. dyra v-bits att köpa så är kanske ett alternativ utifall att...
Dessa raka 0.1mm stubfräsar är extremt känsliga (och dyra) och bryts av lätt då dom inte alls tål stötar eller flex.
Man fräser inte heller 0.1-0.05 isolationsspår i 35um tjockt FR4 kopparlaminat, man fräser isolationsspår i tunnare 18um FR4 kopparlaminat så även valet av kretskortslaminat blir viktigt - troligen för att minska belastning och flex i skäret.
Även fräsoperationen delas upp i flera steg enligt datablad för 0.1mm stub end mills, man ökar Z skärdjupet successivt, i steg om 0.05mm till man passerar 0.018mm (18um) kopparlagert och isolationsspåret är uppnått.
Nästa steg
Kommer att beställa 18um kopparlamintat och ett par 0.15mm stubfräsar och börja att prova göra footprints för 0.25mm IC kretsar - kommer det misslyckas som det gör för v-bits?.
I proven blir det aktuellt att minska risken för flex i bits, dvs. sänka XY hastigheten men även sänka hastigheten Z sänks ned i materialet.
För 0.1mm end stub mills nämns feed rate 4-7mm/second - vilket låter bra!
MEN - rekommenderade MINSTA spindelhastigheten är 25 000 rpm!!
Så det låter som om feedrate måste sänkas ytterligare eftersom min spindel knappt uppnår 10 000rpm.
Det där med spindelhastigheten är det som avviker mest i min setup.
Det ultimata målet är att kunna göra enstaka kretskort med QFN DFN IC kretsar, på tunt FR4 kretskortlaminat i första hand men på sikt även i annat fräsbart material för GHz.
Processteknik
Ett problem är att få en reperterbar process runt flertalet operationer med succesivt ökande Z djup.
Som det ser ut nu så måste man editera G-code och alla Z operationerna manuellt, dvs. i Candle läsa in en ny editerad G-code fil samt göra en ny kalibrering av Z och med det även en ny höjdkarta med den elektriska probe funktionen.
Låt säga att man följer rekommendationen med stegivs ökning av skärdjupet med 0.05mm så blir det 4 operationer på ett 18um kopparlamintat.
Så processtiden att fräsa ett 18um kretskort med 0.15mm spår med stubfräs ökar mångfaldigt!!!!!!
Lägre XYZ hastighet, fyra Z kalibreringar, fyra fräsoperationer, fyra G-code editeringar....
Flatcam har en G-code editor där man kan göra search and replace och ändra alla dessa G Z positioner i G-code filen.
Lödmaskfräsning ???
Ännu en upptäckt och möjlighet med en CNC är att man kan applicera lödmask över hela kretskortet och sen fräsa av lödmasken med G-koden för lödmasken.
Detta öppnar upp för att kunna förenkla montering och lödpastaappliceringen en hel del samt att under själva värmecykeln så kommer de ytmonterade komponenterna att justera sig själva i position - vilket är bra när komponenterna eller komponentbenen är mycket små.
Principen vore att kalibrera Z, göra en höjdkarta - stoppa processen, lägga på ett lager lödmask, låta den torka och sen fräsa av kanske med -0.05 i Z. Kretskortet måste såklart vara monterat hela tiden på fräsbordet för att behålla kalibreringen......
Återstår att prova sig fram och skaffa en tunn ldömaskprodukt.
