|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
' {6 ]3 c7 s( ~, ] l, l0 f
摘 要$ V( ` F/ ^/ ]& A8 [) x
* c0 d* m W' O: A# l4 T在PCB设计日益向高密度、多层化、小型化发展的今天，由于客户设计需要，仍存在一些线路相对简单、外形复杂、单元尺寸非常小的线路板。此类板件在批量生产时，如按常规加工方法进行制作，在外形加工过程中会出现外观不良、板边凸点、尺寸不符等品质异常，此异常需100%返工或人工处理，导致生产效率低，且易出现返修后外观、尺寸不良等缺陷。本文就此类板件的生产进行深入研究、试验、批量生产验证，找出一种高精度，高效率的加工方法。) ]! p' _$ H; Z4 J4 n6 H& c
: t# e& M, x- w2 H7 ^0 b, m$ q) {2 F" F/ W1 |- q9 a
1、前 言
% t" ?" e/ o- P, N1 r. l7 W' ]; F0 o; w4 z2 A5 o
尽管目前PCB技术的发展日新月异，很多PCB生产厂商将主要精力投入到HDI板，刚挠结合板，背板等高难度板件的制作中，但现有市场中仍存在一些线路相对简易，单元尺寸非常小，外形复杂的PCB，部分PCB之最小尺寸甚至小到3-4mm。因此类板件的单元尺寸太小，前端设计时无法设计定位孔，利用外定位方式加工易产生板边凸点（如图1所示）、加工过程中吸尘将PCB吸走、外形公差不可控、生产效率低下等问题。本文针对超小尺寸PCB制作进行了深入研究与实验，优化了外形加工方法，在实际生产过程中取得了事半功倍的效果。9 q/ W4 } ` x- r& ]% f9 k) H
' B- d( d% r- D# L4 ~3 Y% [
S1 N7 G6 @8 E" K* _0 E
6 W- F& u& p+ a& b# w" b5 J! e
2、现状分析
; k& m$ H H, Y
2 g0 R% P4 A$ h& T8 p w" k3 @外形加工方式的选择关系到外形加工过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问题。目前常用的外形加工方式有铣外形和冲模。5 z- o g/ U" h g
; `- F6 n3 N! R# @2.1铣外形
. O# V2 B5 |4 y+ ?/ `' H0 u% X/ V0 R) X1 e
通常而言，铣外形加工出的板件其外观质量好，尺寸精度高，但此类板件由于外形尺寸小，铣外形的尺寸精度反而难以控制。在铣外形时，由于受内锣圆弧，内锣角大小和铣槽宽度的限制，铣刀大小的选择具有很大的局限性，很多时候只能选择1.2mm，1.0mm甚至0.8mm的铣刀进行加工，由于刀具太小，走刀速度受限导致生产效率低下，且加工成本相对较高，故而只适合小量，外型简单，无复杂内锣槽的PCB外型加工。# ~. [! D3 e. z
2 w- {+ c0 e) |2.2冲模 . E. j& E* J+ x$ F v$ }1 D
7 S- b6 Q/ K: x- f* C在加工大批量的小尺寸PCB时，生产效率低下的影响远高于外形锣铣成本的影响，此种情况下只能采取冲模的方式。同时对于PCB中的内锣槽，有的客户要求加工成直角，采用钻铣方式很难满足要求，特别是对于那些外形公差和外形一致性要求较高的PCB，更要采用冲模方式。单采用冲模成型工艺会增加制造成本。( ?' c& h. Y) Z' P2 ?
! N$ P" q& D, b% X% Q& ? X! Q
3、实验设计8 ]% o9 [9 j1 Y/ @
4 \6 |( V) [* X& ~) e$ d! E2 e
根据我司对此类PCB的制作经验，我们从铣外形加工方式、冲模、V-CUT等方面展开深入研究与实验，具体实验计划如下表1所示：0 I" ]+ w6 W. ~$ _
: M2 J3 p: Z/ p4 e/ x
& R3 J8 ]3 i: g6 q. S% ?; L) N7 b
9 A1 W6 s+ e5 u! S: a M7 ?; M- d
4、实验过程
% K( u& @+ ~: G( h6 S, d. [6 D
* ~- b0 B8 d: Q4.1方案一——锣机铣外形
1 e( L. {! v7 U2 H* I* T- R$ E: ~/ L1 I7 }1 y, u0 M$ D7 ~0 u
此类小尺寸PCB成品多无内定位，需在单元外加定位孔（图2）。当三边锣完后，最后一边锣完收刀时，板子四周均出现空旷区域，使收刀点无法受力，成品整体随着铣刀收刀的方向偏移，使成品在成形后收刀点出现明显凸点。因四周均已被铣成悬空状态，得不到支撑，因此增加了凸点及毛刺的发生机率。为避免此品质异常点，需将锣带进行优化，分两次铣板，先铣每单元部分区域，保证加工后仍有连接位使整体连接外形文件（图3）。
% p9 \5 C2 y& f, v2 R3 J# l& C+ h
+ a6 P. N, [9 e6 p
! \3 R' ~2 `" {2 V5 }
% q! Q7 W/ O! s5 l- o( y锣机加工实验对凸点的影响：按上述两种锣带进行加工，每种条件下随机抽取10pcs成品板，使用二次元进行凸点测量。原锣带加工成品板凸点尺寸较大，需人工处理；使用优化后的锣带加工可有效避免凸点产生，成品板凸点尺寸＜0.1mm，符合品质要求（见表2），外观如图4、5所示。0 l" h- k% f' y R* q- C
" b* D! n: \& N( S* J) N
3 B/ L4 @3 X* ~
6 C# z/ Z4 s) Y4.2方案二——精雕机铣外形 * t0 a2 W" t. s" O6 r
0 l7 J$ _8 b L* r4 H+ K因精雕设备在加工过程中无法暂停，故图3内锣带无法适用。按图2内锣带生产，因加工尺寸较小，为防止在加工过程中成品板被吸尘吸走，加工过程中需关闭吸尘，并辅以盖板，使用板灰固定，以最小程度降低凸点的产生。
( T& _& p" U. L8 v" }& C# @9 a: x, ^9 H3 {1 @/ \5 v2 n" f
精雕加工实验对凸点的影响：按上述加工方法进行加工，可降低凸点尺寸，凸点尺寸见表3所示，凸点无法满足品质要求，需人工处理。外观如图6所示：
7 M; N1 X: P. p4 c! }: {6 h) X5 Y& U N7 [
$ G1 O j8 ?3 [0 ~$ F
, X2 A$ i: F9 k- ^8 m& L4.3方案三——激光外形效果验证
/ h6 l K- Z* T* Z9 j Q0 [% `0 d2 j, U' U R/ p0 f) t" e# W0 W
选取在线外形尺寸1*3mm之产品进行试验，沿外形线进行激光外形文件制作，按表4内参数，关闭吸尘（防止加工过程中板被吸走），进行双面激光外形。5 j0 n; [; D1 q' F
6 u" p! r/ _* `% B* Y
! o! a9 g, e. n' }
- E+ |. J# d7 c# J0 a" Q; W2 W. |实验结果：激光外形加工成品板无凸点产生，加工尺寸可满足要求，但激光外形后的成品会因激光碳黑污染板面，且此类污染因尺寸太小，无法采用等离子清洗，采用酒精擦拭无法有效处理（如图7所示），此类加工效果无法满足客户需求。
4 T! d0 U. v0 U# z$ S. n2 s6 a# Z. k* Z% `; t
2 Z# Y! C0 ?# H/ U) G1 N
* }/ P V7 b! [2 Y4.4方案四——冲模效果验证% t8 B' G& Q3 r6 j1 z3 u
6 x! q* T/ U+ O) f- [" P# ]冲模加工保证了冲压件的尺寸与形状精度，无凸点产生（如图8所示）。但在加工过程中易产生板角压伤异常（如图9所示），此类异常缺陷不予接受。# R8 ]+ ]$ {) m5 H+ Q
: t/ A: v0 y+ U' c
! |/ z4 j: l4 V
( {! ~# \& Q6 C: P4.5小结
' C" H) W: t- [1 A3 A" G/ ` g" K8 k; s0 B7 S
n, b2 ~& N, O
z8 K- n! k# y6 ?2 b, L O
5、结 论
& I n) v. O8 u8 l8 \& ?4 [0 ^- r; o
综上所示，针对外形精度公差为+/-0.1mm的高精度小尺寸PCB锣板中出现的问题，只要在处理工程资料时做出合理的设计，并根据PCB材料及客户需求选择合适的加工方式，很多问题便迎刃而解。本文仅供同行借鉴和参考，不足之处请大家指正。% M6 i \; r# d& h/ y% }" ^
) }6 }2 I [( ]! |
+ ?! Y V: H' G9 c
+ ]4 x8 R8 K8 \5 E$ E! U |
|
/1 
发表于 2019-12-11 11:05
收藏
淘帖
支持！
反对！