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

關鍵詞：外形尺寸；無內定位孔；精度

DIO：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.020

前言

PCB應用領域伴隨在電子產品的方方面面，體積小、層次高及孔徑微型化的發展已經成為趨勢，但小尺寸印制電路板中外形工序定位難度進一步增加。目前，行業內傳統的外形定位PIN釘直徑基本>0.8mm，孔徑_<0.8mm或板內無孔時，PCB外形加工無法采用內定位的方式生產，其加工外觀、尺寸、效率將面臨重大考驗。本文針對無內定位的小尺寸PCB如何進行高精度外形加工進行了深入研究，為無內定位的PCB外形加工出現的問題提供了解決方案。

1 背景

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

2 原因分析及試驗設計

2.1 理論分析

數控成型定位孔是外形加工的重要因素，有內定位的PCB外形加工是直接采用內定位的方式生產（圖4），無內定位時，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，當三邊銑完后，最后一邊外形銑完收刀時，板子四周均出現空曠區域，加工至收刀點時，因四周均已銑成空虛狀態，產品失去外定位的固定力，產品得不到支撐，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 試驗結果

3.1 試驗測試數據匯總

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 常規加工方式+關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

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

②加工速度對凸點的影響較小，幾乎可忽略不計；

③采用關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”所加工的品質明顯優于其他三種方案，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

此種方法及文件設計未涉及到新物料、新設備，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無內定位的小尺寸PCB外形加工時，生產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”批量加工效果確認如圖12～圖14所示。

以上試驗通過采用鑼帶優化，輔助過程中“膠帶固定法”，有效避免了凸點的產生并降低了人工修理成本，優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品需要貼一條膠帶，膠帶兩端粘貼不牢固時，有移動風險，每次貼膠帶均需要停機；

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

綜合以上試驗成果，鑼帶優化結合過程中的貼膠帶固定的方式使產品在收刀位有固定力的作用，可解決無內定位產品收刀位凸點問題，批量加工外形尺寸可以控制在0.1 mm以內，優化后的加工工藝大幅提高了效率，針對成型后的撕去保護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，具體優化后加工方式如下：

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

4 結論

采用“貼膠膜+環氧樹脂蓋板固定法”能有效地避免無內定位產品外形凸點的產生，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表面處理的膠膜，解決了小尺寸產品外形加工后無法過成品機清洗的問題。此加工方式成型后的產品可免清洗，同時節省了人工，實現了無內定位產品高精度、高品質、高效率的加工。此方法未涉及到高成本的新物料、新設備，是對現有資源充分、合理的利用得出的成果，適用于批量加工高精度無內定的產品。