小尺寸PCB外形加工探討

作者/王陽(yáng)燁(惠州市金百澤電路科技有限公司，廣東，惠州，516083)，樊廷慧(深圳市金百澤電子科技股份有限公司，廣東，深圳，518000)

　引言

　　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，剛撓結合板，背板等高難度板件的制作中，但現有市場(chǎng)中仍存在一些線(xiàn)路相對簡(jiǎn)易，單元尺寸非常小，外形復雜的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，前端設計時(shí)無(wú)法設計定位孔，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。本文針對超小尺寸PCB制作進(jìn)行了深入研究與實(shí)驗，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。

1現狀分析

　　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。

　　1.1 銑外形

　　通常而言，銑外形加工出的板件其外觀(guān)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)，由于受內鑼圓弧，內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，導致生產(chǎn)效率低下，且加工成本相對較高，故而只適合小量，外型簡(jiǎn)單，無(wú)復雜內鑼槽的PCB外型加工。

　　1.2 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)對于PCB中的內鑼槽，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。

　　2實(shí)驗設計

　　根據我司對此類(lèi)PCB的制作經(jīng)驗，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，具體實(shí)驗計劃如下表1所示：

　　3實(shí)驗過(guò)程

　　3.1 方案一----鑼機銑外形

　　此類(lèi)小尺寸PCB成品多無(wú)內定位，需在單元外加定位孔(圖2)。當三邊鑼完后，最后一邊鑼完收刀時(shí)，板子四周均出現空曠區域，使收刀點(diǎn)無(wú)法受力，成品整體隨著(zhù)銑刀收刀的方向偏移，使成品在成形后收刀點(diǎn)出現明顯凸點(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，先銑每單元部分區域，保證加工后仍有連接位使整體連接外形文件(圖3)。

　　鑼機加工實(shí)驗對凸點(diǎn)的影響：按上述兩種鑼帶進(jìn)行加工，每種條件下隨機抽取10pcs成品板，使用二次元進(jìn)行凸點(diǎn)測量。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(guān)如圖4、5所示。

　　3.2 方案二----精雕機銑外形

　　因精雕設備在加工過(guò)程中無(wú)法暫停，故圖3內鑼帶無(wú)法適用。按圖2內鑼帶生產(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。

　　精雕加工實(shí)驗對凸點(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(guān)如圖6所示：

　　3.3方案三----激光外形效果驗證

　　選取在線(xiàn)外形尺寸1*3mm之產(chǎn)品進(jìn)行試驗，沿外形線(xiàn)進(jìn)行激光外形文件制作，按表4內參數，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。

　　實(shí)驗結果：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。

　　3.4 方案四----沖模效果驗證

　　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。

　　3.5 小結

　　4結論

　　本文針對外形精度公差為+/-0.1mm的高精度小尺寸PCB鑼板中出現的問(wèn)題，只要在處理工程資料時(shí)做出合理的設計，并根據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。