無內(nèi)定位的小尺寸板外型尺寸精度改善研究

唐殿軍　王陽燁　陳春

摘要：無內(nèi)定位孔的PCB鑼板因受力的影響，PCB加工至收刀處出現(xiàn)較明顯的凸點，影響尺寸，凸點需100%人工修刮或研磨，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、修理良率低、外觀、尺寸不良等問題。本文針對無內(nèi)定位孔PCB鑼板工藝進(jìn)行深入研究、實驗、批量生產(chǎn)驗證，找出一種高精度、高品質(zhì)、高效率的PCB鑼板制作工藝。

關(guān)鍵詞：外形尺寸；無內(nèi)定位孔；精度

DIO：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.020

前言

PCB應(yīng)用領(lǐng)域伴隨在電子產(chǎn)品的方方面面，體積小、層次高及孔徑微型化的發(fā)展已經(jīng)成為趨勢，但小尺寸印制電路板中外形工序定位難度進(jìn)一步增加。目前，行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的外形定位PIN釘直徑基本>0.8mm，孔徑_<0.8mm或板內(nèi)無孔時，PCB外形加工無法采用內(nèi)定位的方式生產(chǎn)，其加工外觀、尺寸、效率將面臨重大考驗。本文針對無內(nèi)定位的小尺寸PCB如何進(jìn)行高精度外形加工進(jìn)行了深入研究，為無內(nèi)定位的PCB外形加工出現(xiàn)的問題提供了解決方案。

1 背景

目前無內(nèi)定位的PCB客戶常規(guī)要求公差±0.1mm，部分產(chǎn)品要求達(dá)到±0.05mm，產(chǎn)品按常規(guī)加工方式在收刀處出現(xiàn)較明顯的凸點（見圖1～圖3），此凸點直接影響外型尺寸并導(dǎo)致外觀不良，需采用人工修理的方式進(jìn)行處理，人工修理難度大，大批量加工較耗時，導(dǎo)致產(chǎn)品交期嚴(yán)重受阻。

2 原因分析及試驗設(shè)計

2.1 理論分析

數(shù)控成型定位孔是外形加工的重要因素，有內(nèi)定位的PCB外形加工是直接采用內(nèi)定位的方式生產(chǎn)（圖4），無內(nèi)定位時，不得不采用外定位加工外形，即在印制板單元外加定位孔（圖5）。以方形板為例，當(dāng)三邊銑完后，最后一邊外形銑完收刀時，板子四周均出現(xiàn)空曠區(qū)域，加工至收刀點時，因四周均已銑成空虛狀態(tài)，產(chǎn)品失去外定位的固定力，產(chǎn)品得不到支撐，加上吸塵的作用力，整個板子隨著銑刀收刀的方向偏移，使收刀位產(chǎn)生了凸點（圖6）。

2.2 試驗方案

我們從不同銑刀直徑、走刀速度、不同的走刀路徑文件設(shè)計及吸塵對凸點的影響展開了深入研究評估，實驗方案如表1所示。

3 試驗結(jié)果

3.1 試驗測試數(shù)據(jù)匯總

3.1.1 不同直徑銑刀試驗對凸點的影響如表2、圖7所示。

3.1.2 不同走刀速度對凸點的影響如表3、圖8所示。

3.1.3 常規(guī)加工方式+關(guān)閉吸塵對比試驗如表4、圖9所示。

3.1.4 鑼板路徑對凸點的影響如表5、圖10所示。

3.1.5 試驗小結(jié)

①銑刀的大小對凸點產(chǎn)生有一定程度的貢獻(xiàn)，且銑刀越小，凸點相對越小，但仍然未達(dá)到理想狀態(tài)；

②加工速度對凸點的影響較小，幾乎可忽略不計；

③采用關(guān)閉吸塵的方法對凸點有較大程度的改善，但粉塵大，清潔耗費時間；

④采用“膠帶固定法”所加工的品質(zhì)明顯優(yōu)于其他三種方案，尺寸可滿足客戶要求。

3.2 “膠帶固定法”工藝過程控制及要點

此種方法及文件設(shè)計未涉及到新物料、新設(shè)備，所以工藝過程管控和正常流程管控相同，包括外形尺寸、板邊質(zhì)量、凸點、毛刺等外觀性的檢驗：過程實施需注意以下幾點：

①無內(nèi)定位的小尺寸PCB外形加工時，生產(chǎn)前板面需要雙面貼膠膜（中性粘度PE膠膜），避免粉塵污染板面（特別是無法過清洗機(jī)的小板及金板），膠膜本身有一定粘度，可有效防止表面處理污染；

②“膠帶固定法”實施流程圖如圖11所示：

③“膠帶固定法”批量加工效果確認(rèn)如圖12～圖14所示。

以上試驗通過采用鑼帶優(yōu)化，輔助過程中“膠帶固定法”，有效避免了凸點的產(chǎn)生并降低了人工修理成本，優(yōu)化后的加工工藝大幅提高了效率，以下方面仍存在改善空間：

。①過程中每加工一排產(chǎn)品需要貼一條膠帶，膠帶兩端粘貼不牢固時，有移動風(fēng)險，每次貼膠帶均需要停機(jī)；

②無內(nèi)定位產(chǎn)品尺寸較小，此加工方法成型后的產(chǎn)品，成品檢查前需一塊一塊地撕去表面的保護(hù)膠膜，撕膠膜效率低，大批量加工時（圖15），撕保護(hù)膜需要耗費大量的人工資源（圖16）。

綜合以上試驗成果，鑼帶優(yōu)化結(jié)合過程中的貼膠帶固定的方式使產(chǎn)品在收刀位有固定力的作用，可解決無內(nèi)定位產(chǎn)品收刀位凸點問題，批量加工外形尺寸可以控制在0.1 mm以內(nèi)，優(yōu)化后的加工工藝大幅提高了效率，針對成型后的撕去保護(hù)表面處理的膠膜效率低的問題，需要尋找更好的處理方式，解決撕膠膜效率低的問題，具體優(yōu)化后加工方式如下：

鑼帶優(yōu)化，先鑼每單元產(chǎn)品的部分區(qū)域，保證每單元部分區(qū)域先外形加工后仍有連接，再采用“貼膠膜+環(huán)氧樹脂蓋板固定法”利用膠膜的粘附力，輔助環(huán)氧樹脂蓋板，防止吸塵力的作用，保證產(chǎn)品銑至收刀位時，仍能夠保證產(chǎn)品位置的固定，預(yù)防凸點問題，其流程圖如圖17所示。

4 結(jié)論

采用“貼膠膜+環(huán)氧樹脂蓋板固定法”能有效地避免無內(nèi)定位產(chǎn)品外形凸點的產(chǎn)生，杜絕了修理帶來的外觀不良、尺寸不符等；采用外形前貼膠膜，外形后采用整體撕膠膜的方式除去保護(hù)表面處理的膠膜，解決了小尺寸產(chǎn)品外形加工后無法過成品機(jī)清洗的問題。此加工方式成型后的產(chǎn)品可免清洗，同時節(jié)省了人工，實現(xiàn)了無內(nèi)定位產(chǎn)品高精度、高品質(zhì)、高效率的加工。此方法未涉及到高成本的新物料、新設(shè)備，是對現(xiàn)有資源充分、合理的利用得出的成果，適用于批量加工高精度無內(nèi)定的產(chǎn)品。