作者簡(jiǎn)介：

王陽(yáng)燁：現(xiàn)任金百澤科技機(jī)加工程師，多年PCB經(jīng)驗(yàn)。

摘要：在PCB設(shè)計(jì)日益向高密度、多層化、小型化發(fā)展的今天，由于客戶(hù)設(shè)計(jì)需要，仍存在一些線(xiàn)路相對(duì)簡(jiǎn)單、外形復(fù)雜、單元尺寸非常小的線(xiàn)路板。此類(lèi)板件在批量生產(chǎn)時(shí)，如按常規(guī)加工方法進(jìn)行制作，在外形加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)外觀不良、板邊凸點(diǎn)、尺寸不符等品質(zhì)異常，此異常需100%返工或人工處理，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，且易出現(xiàn)返修后外觀、尺寸不良等缺陷。本文就此類(lèi)板件的生產(chǎn)進(jìn)行深入研究、試驗(yàn)、批量生產(chǎn)驗(yàn)證，找出一種高精度，高效率的加工方法。

關(guān)鍵詞：小尺寸；PCB；外形加工

Abstracts：Nowadays the PCB is designed increasingly to the development of high density, multiple stratification, miniaturization, still some circuit is simple shape, complex unit and small size because of customers’ design needs. If such kind of PCB is produced in batch production by conventional methods, there will be bad quality such as bad appearance, plate edge bumps, size not match in the N/C routing process, the hump all need  manual repairing, leading to low productivity, low yield rate and the issues about cosmetic and dimension. This article involves an in-depth study and experiment of this kind of PCB, achieves high precision, and high efficiency goals through experiment and mass production quality verification.

Key words：Small Size; PCB; N/C Routing Process

1  前言

盡管目前PCB技術(shù)的發(fā)展日新月異，很多PCB生產(chǎn)廠(chǎng)商將主要精力投入到HDI板，剛撓結(jié)合板，背板等高難度板件的制作中，但現(xiàn)有市場(chǎng)中仍存在一些線(xiàn)路相對(duì)簡(jiǎn)易，單元尺寸非常小，外形復(fù)雜的PCB，部分PCB之最小尺寸甚至小到3-4mm。因此類(lèi)板件的單元尺寸太小，前端設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法設(shè)計(jì)定位孔，利用外定位方式加工易產(chǎn)生板邊凸點(diǎn)（如圖1所示）、加工過(guò)程中吸塵將PCB吸走、外形公差不可控、生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題。本文針對(duì)超小尺寸PCB制作進(jìn)行了深入研究與實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了外形加工方法，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中取得了事半功倍的效果。

圖1 板邊凸點(diǎn)缺陷

2 現(xiàn)狀分析

外形加工方式的選擇關(guān)系到外形加工過(guò)程中的外形公差控制、外形加工成本、外形加工效率等多方面問(wèn)題。目前常用的外形加工方式有銑外形和沖模。

2.1、銑外形

通常而言，銑外形加工出的板件其外觀質(zhì)量好，尺寸精度高，但此類(lèi)板件由于外形尺寸小，銑外形的尺寸精度反而難以控制。在銑外形時(shí)，由于受內(nèi)鑼圓弧，內(nèi)鑼角大小和銑槽寬度的限制，銑刀大小的選擇具有很大的局限性，很多時(shí)候只能選擇1.2mm，1.0mm甚至0.8mm的銑刀進(jìn)行加工，由于刀具太小，走刀速度受限導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，且加工成本相對(duì)較高，故而只適合小量，外型簡(jiǎn)單，無(wú)復(fù)雜內(nèi)鑼槽的PCB外型加工。

2.2、沖模

在加工大批量的小尺寸PCB時(shí)，生產(chǎn)效率低下的影響遠(yuǎn)高于外形鑼銑成本的影響，此種情況下只能采取沖模的方式。同時(shí)對(duì)于PCB中的內(nèi)鑼槽，有的客戶(hù)要求加工成直角，采用鉆銑方式很難滿(mǎn)足要求，特別是對(duì)于那些外形公差和外形一致性要求較高的PCB，更要采用沖模方式。單采用沖模成型工藝會(huì)增加制造成本。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)我司對(duì)此類(lèi)PCB的制作經(jīng)驗(yàn)，我們從銑外形加工方式、沖模、V-CUT等方面展開(kāi)深入研究與實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)計(jì)劃如下表1所示：

表1  實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表

4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

4.1 方案一----鑼機(jī)銑外形

 4.1.1 此類(lèi)小尺寸PCB成品多無(wú)內(nèi)定位，需在單元外加定位孔（圖2）。當(dāng)三邊鑼完后，最后一邊鑼完收刀時(shí)，板子四周均出現(xiàn)空曠區(qū)域，使收刀點(diǎn)無(wú)法受力，成品整體隨著銑刀收刀的方向偏移，使成品在成形后收刀點(diǎn)出現(xiàn)明顯凸點(diǎn)。因四周均已被銑成懸空狀態(tài)，得不到支撐，因此增加了凸點(diǎn)及毛刺的發(fā)生機(jī)率。為避免此品質(zhì)異常點(diǎn)，需將鑼帶進(jìn)行優(yōu)化，分兩次銑板，先銑每單元部分區(qū)域，保證加工后仍有連接位使整體連接外形文件（圖3）。

圖2 原鑼帶（單元一次成型）        圖3 優(yōu)化后的鑼帶（單元二次成型）

 4.1.2 鑼機(jī)加工實(shí)驗(yàn)對(duì)凸點(diǎn)的影響：按上述兩種鑼帶進(jìn)行加工，每種條件下隨機(jī)抽取10pcs成品板，使用二次元進(jìn)行凸點(diǎn)測(cè)量。原鑼帶加工成品板凸點(diǎn)尺寸較大，需人工處理；使用優(yōu)化后的鑼帶加工可有效避免凸點(diǎn)產(chǎn)生，成品板凸點(diǎn)尺寸＜0.1mm，符合品質(zhì)要求（見(jiàn)表2），外觀如圖4、5所示。

表2 不同鑼帶加工對(duì)凸點(diǎn)的影響

圖4 原始鑼帶加工外形示意圖     圖5 優(yōu)化后鑼帶加工外形示意圖

4.2 方案二----精雕機(jī)銑外形

4.2.1 因精雕設(shè)備在加工過(guò)程中無(wú)法暫停，故圖3內(nèi)鑼帶無(wú)法適用。按圖2內(nèi)鑼帶生產(chǎn)，因加工尺寸較小，為防止在加工過(guò)程中成品板被吸塵吸走，加工過(guò)程中需關(guān)閉吸塵，并輔以蓋板，使用板灰固定，以最小程度降低凸點(diǎn)的產(chǎn)生。

4.2.2 精雕加工實(shí)驗(yàn)對(duì)凸點(diǎn)的影響：按上述加工方法進(jìn)行加工，可降低凸點(diǎn)尺寸，凸點(diǎn)尺寸見(jiàn)表3所示，凸點(diǎn)無(wú)法滿(mǎn)足品質(zhì)要求，需人工處理。外觀如圖6所示：

表3 精雕加工對(duì)凸點(diǎn)的影響

圖6 精雕加工外形表面    

4.3方案三----激光外形效果驗(yàn)證

4.3.1選取在線(xiàn)外形尺寸1*3mm之產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，沿外形線(xiàn)進(jìn)行激光外形文件制作，按表4內(nèi)參數(shù)，關(guān)閉吸塵（防止加工過(guò)程中板被吸走），進(jìn)行雙面激光外形。

表4 激光外形加工參數(shù)

4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：激光外形加工成品板無(wú)凸點(diǎn)產(chǎn)生，加工尺寸可滿(mǎn)足要求，但激光外形后的成品會(huì)因激光碳黑污染板面，且此類(lèi)污染因尺寸太小，無(wú)法采用等離子清洗，采用酒精擦拭無(wú)法有效處理（如圖7所示），此類(lèi)加工效果無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

圖7 小尺寸激光外形外觀圖

4.4 方案四----沖模效果驗(yàn)證

4.4.1沖模加工保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，無(wú)凸點(diǎn)產(chǎn)生（如圖8所示）。但在加工過(guò)程中易產(chǎn)生板角壓傷異常（如圖9所示），此類(lèi)異常缺陷不予接受。

圖8 小尺寸沖模外觀圖                 圖9 板邊不良示意圖

4.5 小結(jié)

5  結(jié)論

綜上所示，針對(duì)外形精度公差為+/-0.1mm的高精度小尺寸PCB鑼板中出現(xiàn)的問(wèn)題，只要在處理工程資料時(shí)做出合理的設(shè)計(jì)，并根據(jù)PCB材料及客戶(hù)需求選擇合適的加工方式，很多問(wèn)題便迎刃而解。本文僅供同行借鑒和參考，不足之處請(qǐng)大家指正。