DE29609017U1 - Twist drill - Google Patents
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Description
13.05.1996 Spiralbohrer13.05.1996 Twist drill
Beschreibung *....Description *....
/" Die Erfindung bezieht sich auf einen Spiralbohrer zum Ausboh- \\\\ ren von Löchern in Glasepoxid-Materialien, insbesonder Lei- ·· terplatten, mit/" The invention relates to a twist drill for drilling holes in glass epoxy materials, in particular circuit boards, with
einer Spirale aus einem Hartmetall, einer Querschneide, deren Länge in einem Verhältnis zum Außendurchmesser der Spirale steht, einem Vier-Flächenschliff mit zwei vorderen Freiflächen sowie zwei hinteren Freiflächen und einem Spitzenwinkel.a spiral made of hard metal, a cross cutting edge whose length is in a ratio to the outer diameter of the spiral, a four-surface grind with two front flanks and two rear flanks and a point angle.
Werkzeuge zum Zerspanen von Glasepoxid-Materialien, insbesondere von mit oder ohne Metallkaschierung versehenen Leiterplatten, sind bereits bekannt. Die bisher verwendeten Spiralbohrer sind bezüglich ihrer Schneiden- bzw. Anschliffgeometrie auf eine weitgehend optimale Zerspanung von solchen GIasepoxid-Kunststoffen ausgerichtet und hergestellt. Dennoch erreichen solche Spiralbohrer keine befriedigend lange Standzeit. Bei der praktischen Anwendung, beispielsweise beim Bohren von Leiterplatten aus Glasepoxid-Materialien mit Kupferkaschierung, werden je nach den Genauigkeitsanforderungen, dem Bohrerdurchmesser und der damit verbundenen Spiralbohrerlänge mehrere Leiterplatten im Paket gebohrt. Unter Zugrundelegung der bekannten Schneiden- bzw. Anschliffgeometrie amTools for machining glass epoxy materials, in particular circuit boards with or without metal lamination, are already known. The twist drills used to date are designed and manufactured with their cutting or grinding geometry for largely optimal machining of such glass epoxy plastics. Nevertheless, such twist drills do not achieve a satisfactorily long service life. In practical use, for example when drilling circuit boards made of glass epoxy materials with copper lamination, several circuit boards are drilled in a package depending on the accuracy requirements, the drill diameter and the associated twist drill length. Based on the known cutting or grinding geometry on the
Spiralbohrer wird beim Bohren eines aus drei Leiterplatten bestehenden Stapels mit einer Stapelhöhe von 3 &khgr; 1,5 mm =4,5;, · mm, eine maximale Standzeit von 3.000 Hüben erreicht, wobei ein Hub einem Bohrvorgang entspricht. Diese Hubzahl imWhen drilling a stack of three circuit boards with a stack height of 3 x 1.5 mm =4.5;, · mm, a maximum service life of 3,000 strokes is achieved with a twist drill, whereby one stroke corresponds to one drilling process. This number of strokes in
• · · · Dreierstapel bewirkt eine Abnutzung der Schneidflächen des &idiagr; • · · · Stacking three causes wear on the cutting surfaces of the &idiagr;
Spiralbohrers, die eine gerade noch zulässige Bohrloch- ···.Twist drill, which has a just acceptable borehole ···.
Wandrauhigkeit zur anschließenden Metallisierung der Lochwand *Wall roughness for subsequent metallization of the hole wall *
zuläßt. Üblicherweise weisen die bekannten Spiralbohrer einen*·!··Usually, the known twist drills have a*·!··
Spitzenwinkel von 130°, jeweils einen vorderen Freiwinkel von'..' 15° und jeweils einen hinteren Freiwinkel von 30° auf.Tip angle of 130°, a front clearance angle of '..' 15° and a rear clearance angle of 30°.
Eine solche Bohrerspitzengeometrie hat ein Quetschverhalten beim Abwärtsbohren im Leiterplattenpaket an der Bohrerspitze zur Folge. Das schlechte Zentrierverhalten der bestehenden Bohrerspitzengeometrie führt mit zunehmender Bohrtiefe zu unkontrollierbarem Bohrerverlauf, da die Querschneide eine Länge im Verhältnis zum Außendurchmesser des Bohrers von etwa 15% aufweist. Dieses Verhalten wird bei kleineren Bohrerdurchmessern durch die geringe Eigenstabilität der Bohrerseele noch verstärkt.Such a drill tip geometry results in crushing behavior when drilling downwards in the circuit board package at the drill tip. The poor centering behavior of the existing drill tip geometry leads to uncontrollable drill path with increasing drilling depth, since the cross cutting edge has a length in relation to the outer diameter of the drill of about 15%. This behavior is further increased with smaller drill diameters due to the low inherent stability of the drill core.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spiralbohrer zum Ausbohren von Löchern in Glasepoxid-Materialien der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Standzeit und somit dessen Lebensdauer wesentlich verbessert wird.The invention is therefore based on the object of creating a twist drill for drilling holes in glass epoxy materials of the type mentioned at the beginning, the service life and thus the service life of which is significantly improved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Länge der Querschneide im Verhältnis zum Außendurchmesser der Spirale ca. 10%,According to the invention, the object is achieved in that the length of the cross cutting edge in relation to the outer diameter of the spiral is approx. 10%,
der Freiwinkel der vorderen Freiflächen jeweils ca. 5° bis 8°,the clearance angle of the front free surfaces is approx. 5° to 8°,
der Freiwinkel der hinteren Freiflächen jeweils ca. 20°the clearance angle of the rear free surfaces approx. 20°
und j. ·and J. ·
der Spitzenwinkel ca. 115° bis 120° beträgt.the tip angle is approximately 115° to 120°.
Die bisherige Querschneidenanordnung von ca. 15% im Verhält- ·,...The previous cross-cutting arrangement of approx. 15% in the ratio...
nis zum Außendurchmesser der Spirale wurde auf 10% reduziert,***· was zur Folge hat, daß die Bohrerspitze, eine bessere Zentrie- *.. rung beim Durchbohren bewirkt und gleichzeitig der Bohrerver- *··* lauf um mehr als 50% reduziert wird. ··The ratio of the drill bit to the outer diameter of the spiral was reduced to 10%,***· which means that the drill bit tip achieves better centering when drilling through and at the same time the drill bit run is reduced by more than 50%. ··
Durch die reduzierte Querschneidenanordnung mit veränderter Hauptschneidengeometrie kann über die vorhandene prozentuale Harzverschmierung während des Bohrprozesses am Spiralbohrer gezielt die Temperaturkonstante bestimmt werden. Während die Harzaufbackungen und Harzablagerungen an der hinteren Freifläche der Führungsfase beim Standardbohrer nach absolvierten 3.000 Hüben, bezogen auf einen Stapel von drei Leiterplatten, schwarz und flächendeckend vorhanden sind, sind entweder keinerlei oder nur geringe Spuren in Form von weißem Staub beim erfindungsgemäßen Spiralbohrer vorhanden.Due to the reduced cross-cutting arrangement with modified main cutting geometry, the temperature constant can be determined specifically via the existing percentage of resin smearing during the drilling process on the twist drill. While the resin build-up and resin deposits on the rear free surface of the guide bevel on the standard drill are black and extensive after 3,000 strokes, based on a stack of three circuit boards, there are either no or only small traces in the form of white dust on the twist drill according to the invention.
Epoxidharz wird bei Zerspanungstemperaturen von mindestens 120° bis 13O0C, obwohl es sich im ausgehärteten Zustand befindet, in einem teigartigen Zustand versetzt. Durch Nahfeldinfrarot-Lasermessungen erreichen die bisherigen Werkzeuggeometrien bei mittlerem Verschleiß Bohrtemperaturen von 170° bis 2200C in Abhängigkeit der Glasepoxid-Lagenanzahl im Bohrpaket. Die Bohrergeometrie nach der Erfindung bewirkt, daß die Harzverschmierung um 90% reduziert werden kann, d.h. daß die Bohrerzerspanungstemperatur unter der Harzerweichungstemperatur von 120° liegt. Dabei erfolgt keine bzw. nur eine ge-Epoxy resin is put into a dough-like state at machining temperatures of at least 120° to 130 0 C, even though it is in a hardened state. Near-field infrared laser measurements show that the tool geometries used to date achieve drilling temperatures of 170° to 220 0 C with medium wear, depending on the number of glass epoxy layers in the drilling package. The drill geometry according to the invention means that resin smearing can be reduced by 90%, ie that the drill machining temperature is below the resin softening temperature of 120°. There is no or only a slight
ringfügige Verschmierung der Kupferinnenlage bei Mehrlagen-Leiterplattenpaketen. Darüber hinaus erfolgt eine verbesserte;, * Zentrierung des Spiralbohrers beim Einbohren, wobei ein um 70% reduzierter Bohrverlauf, meßbar an der untersten Platte im Leiterplattenpaket, festgestellt wurde. Schließlich wurde ·.,.. eine Reduzierung des Bohreraustrittsgrades an der untersten "*·, Platte im Leiterplattenpaket um 50% festgestellt. Da die Füh- ., rungsfase auch als Nebenschneide definiert, gleichfalls mit *··* der Querschneidenreduzierung auf halbe Querschneidenfläche ·* geschliffen wurde, reduziert sich der Reibungskoeffizient zwangsläufig am Spiralbohrer.slight smearing of the inner copper layer in multilayer circuit board packages. In addition, there is an improved centering of the twist drill when drilling, with a 70% reduction in the drilling path, measurable on the lowest plate in the circuit board package. Finally , a 50% reduction in the drill exit angle on the lowest plate in the circuit board package was found. Since the guide chamfer, also defined as a secondary cutting edge, was also ground with the cross-cutting edge reduction to half the cross-cutting edge area, the friction coefficient on the twist drill is inevitably reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung beträgt der Freiwinkel der vorderen Freiflächen jeweils 7°. Bevorzugt ist hierbei der Freiwinkel der hinteren Freiflächen jeweils 20°. Weiterhin ist zweckmäßigerweise der Spitzenwinkel 118°.In an advantageous embodiment of the invention, the clearance angle of the front clearance surfaces is 7° in each case. Preferably, the clearance angle of the rear clearance surfaces is 20° in each case. Furthermore, the tip angle is expediently 118°.
Um eine möglichst lange Lebensdauer für den Spiralbohrer zu erzielen, besteht in Weiterbildung der Erfindung die Spirale des Spiralbohrers aus Wolframcarbid und Kobald.In order to achieve the longest possible service life for the twist drill, in a further development of the invention the spiral of the twist drill consists of tungsten carbide and cobalt.
Der erfindungsgemäße Spiralbohrer steigert die Bohrkapazität erheblich, wobei der Schmieranteil beim Bohren vernachlässigbar wird. Es werden erhöhte Standzeiten ermöglicht, wodurch die Werkzeugwechselzeiten reduziert werden können. Hierbei können Bohrleistungen von 8.000 Hüben und mehr erzielt werden. Es können ca. 50% der Werkzeugkosten eingespart werden, ohne daß die erforderliche Qualität darunter leidet.The twist drill according to the invention increases the drilling capacity significantly, whereby the amount of lubrication during drilling becomes negligible. Increased service life is made possible, whereby tool change times can be reduced. Drilling performance of 8,000 strokes and more can be achieved. Approximately 50% of the tool costs can be saved without the required quality suffering.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je-It is understood that the features mentioned above and those to be explained below are not only in the respective
weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den |. Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. ,,because the combination specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention. ,,
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der nach- ·, folgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt: I The idea underlying the invention is explained in more detail in the following description using an embodiment shown in the drawing. It shows: I
Fig. 1 ein Leiterplattenpaket, in dem sich ein erfindungsgemäßer Spiralbohrer im Bohreingriff befindet, Fig. 1 shows a circuit board package in which a twist drill according to the invention is in drilling engagement,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Spirale des Spiralbohrers nach Fig. 1,Fig. 2 is a side view of the spiral of the twist drill according to Fig. 1,
Fig. 3 eine Teil-Darstellung im vergrößerten Maßstab der Schneidengeometrie im Bereich der Spitze des Spiralbohrers nach Fig. 2,Fig. 3 a partial representation on an enlarged scale of the cutting geometry in the area of the tip of the twist drill according to Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht im vergrößerten Maßstab auf die Spitze des Spiralbohrers nach Fig. 2, undFig. 4 is a plan view on an enlarged scale of the tip of the twist drill according to Fig. 2, and
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Temperaturverhaltens zwischen dem erfindungsgemäßen Spiralbohrer und einem Spiralbohrer nach dem Stand der Technik.Fig. 5 is a diagram showing the temperature behavior between the twist drill according to the invention and a twist drill according to the prior art.
Ein Spiralbohrer mit einem Vier-Flächenschliff nach Fig. 1 ist im Bohreingriff mit einem Leiterplattenpaket 2, das auf seiner Oberseite eine Decklage 3 aufweist, die aus einem dünnen Aluminiumblech besteht, das eine Gratbildung verhindert.A twist drill with a four-surface grind according to Fig. 1 is in drilling engagement with a circuit board package 2, which has a cover layer 3 on its upper side, which consists of a thin aluminium sheet that prevents burr formation.
Die Unterseite des Leiterplattenpaketes 2 stützt sich auf einer Unterlage 4 ab. Zwischen der Decklage 3 und der Unterlage!. 4 sind drei Platten 5 aus einem Glasepoxid-Material mit einer... Metallkaschierung angeordnet, die gebohrt werden sollen. ·The underside of the circuit board package 2 rests on a base 4. Between the cover layer 3 and the base 4 there are three plates 5 made of a glass epoxy material with a metal lamination, which are to be drilled. ·
In Fig. 2 ist der die Spirale 6 aufweisende Teil 7 des Spi- **"· ralbohrers 1 dargestellt. Am oberen Ende des die Spirale 6 aufweisenden Teils 7 befindet sich die Querschneide 8. Der Spitzenwinkel &dgr; der Querschneide beträgt 118°. Am den die Spirale 6 aufweisenden Teil 7 schließt sich der Schaft 9 des Spiralbohrers 1 an, der hier nur teilweise dargestellt ist.In Fig. 2, the part 7 of the twist drill 1 having the spiral 6 is shown. The cross cutting edge 8 is located at the upper end of the part 7 having the spiral 6. The tip angle δ of the cross cutting edge is 118°. The part 7 having the spiral 6 is followed by the shaft 9 of the twist drill 1, which is only partially shown here.
Aus Fig. 3 ist die Schneidengeometrie hinsichtlich der Freiwinkel Ct1 und Ct2 für eine vordere Freifläche 10 und eine hintere Freifläche 11 des Vier-Flächenschliffes der Spirale 6 des Spiralbohrers 1 zu ersehen. Die vordere Freifläche 10 umfaßt den Freiwinkel Ot1 von 7° und die sich daran anschließende hintere Freifläche 11 den Freiwinkel Ct2 von 20°.Fig. 3 shows the cutting geometry with regard to the clearance angles Ct 1 and Ct 2 for a front clearance surface 10 and a rear clearance surface 11 of the four-surface grind of the spiral 6 of the twist drill 1. The front clearance surface 10 comprises the clearance angle Ot 1 of 7° and the adjoining rear clearance surface 11 comprises the clearance angle Ct 2 of 20°.
Die Schneidengeometrie des Spiralbohrers 1 ergibt sich auch deutlich aus Fig. 4. Die vorderen Freiflächen 10 bilden jeweils eine Hauptschneide. An die vorderen, sich bis zur Querschneide 8 erstreckenden Freiflächen 10 schließt sich jeweils die zugehörige hintere Freifläche 11 an. Aufgrund der Schneidengeometrie des Spiralbohrers 1 ergeben sich relativ große, gegenüberliegende Spankammern 12.The cutting geometry of the twist drill 1 is also clearly shown in Fig. 4. The front flanks 10 each form a main cutting edge. The front flanks 10, which extend to the transverse cutting edge 8, are each followed by the corresponding rear flank 11. The cutting geometry of the twist drill 1 results in relatively large, opposing chip chambers 12.
Das in Fig. 5 dargestellte Diagramm zeigt die Arbeitstemperatur in 0C im Verhältnis zur Anzahl der Hübe &eegr; &khgr; 1000 in Bezug auf die Kennlinien mit einem Spiralbohrer nach dem Stand derThe diagram shown in Fig. 5 shows the working temperature in 0 C in relation to the number of strokes η x 1000 in relation to the characteristics with a twist drill according to the state of the art
Technik 13 im Vergleich mit einem Spiralbohrer nach der Erfindung 14. Hierbei wird deutlich, daß der erfindungsgemäße Spiralbohrer mit deutlich niedrigeren Temperaturen arbeitet als der Spiralbohrer nach dem Stand der Technik.Technology 13 compared with a twist drill according to the invention 14. It is clear that the twist drill according to the invention works at significantly lower temperatures than the twist drill according to the prior art.
Claims (3)
dadurch gekennzeichnet, daßa four-surface grind with two front clearance surfaces and two rear clearance surfaces and a point angle,
characterized in that
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 19961010 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 19991201 |