高精度小尺寸PCB外形設計探討

介紹

儘管發展迅速 PCB 技術上，許多PCB廠商專注於生產HDI板、剛柔板、背板等高難度板件，但現有市場中仍有一些電路相對簡單、單元尺寸非常小、形狀複雜的PCBS，且數量最少。一些PCBS的尺寸甚至小到3-4mm。因此，類板單元尺寸太小，前端設計時無法設計定位孔。採用外定位法容易產生板邊凸點（如圖1所示）、加工時PCB真空、形狀公差不可控、生產效率低等問題。本文對超小尺寸PCB的製造進行了深入研究和試驗，優化了形狀加工方法，在實際生產過程中取得了事半功倍的效果。

高精度小尺寸PCB外形設計探討

一、現狀分析

形狀加工方式的選擇關係到形狀公差控制、形狀加工成本、形狀加工效率等。目前常見的形狀加工方法有銑形和模具。

1.1 銑削形狀

一般來說，銑形加工的板材外觀質量好，尺寸精度高。但由於板材尺寸小，銑削形狀的尺寸精度難以控制。銑形時，由於鑼內圓弧、鑼角在尺寸和槽寬的限制內，刀具尺寸的選擇有很大的局限性，大多數時候只能選擇1.2mm和1.0mm、0.8mm甚至銑刀加工時，由於刀具過小，進給速度限制，導致生產效率低，製造成本較高，所以只適合小量，外觀簡潔，無需複雜的內部鑼PCB外觀處理。

1.2年

在大批量小尺寸PCB的加工過程中，生產效率低下的影響遠遠高於輪廓銑削成本的影響，在這種情況下，只能採用模具。同時，對於PCB中的內鑼，部分客戶要求加工成直角，鑽銑難以滿足要求，特別是對於形狀公差和形狀一致性要求較高的PCB，更需要採用沖壓方式。單獨使用模具成型工藝會增加製造成本。

2 實驗設計

基於我們對此類PCB的生產經驗，我們從銑形加工、沖壓模具、V-cut等方面進行了深入的研究和實驗。具體實驗方案見下表1：

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3. 實驗過程

3.1 方案一——鑼機銑削輪廓

這種小尺寸PCB大多沒有內部定位，需要在單元中額外增加定位孔（圖2）。當鑼的三邊結束時，鑼的最後一面，板周圍有開放區域，使刀尖不能受力，成品整體與銑刀方向偏移，使成品在刀尖的形狀上有明顯的凸點。因為四面都被銑成懸浮狀態，沒有支撐，從而增加了磕碰和毛刺的機率。為了避免這種質量異常，需要通過兩次銑削板材來優化鑼帶，首先銑削每個單元的部分，以確保加工後仍有連接位連接整體輪廓文件（圖3）。

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鑼加工實驗對凸點的影響：對以上兩種鑼帶進行加工，每種條件下隨機選取10塊成品板，用二次元測量凸點。原鑼帶加工出來的成品板凸點尺寸大，需要人工加工。使用優化的加工鑼可以有效避免凸點。 0.1mm，符合質量要求（見表2），外觀如圖4、5所示。

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3.2 方案二—-精雕機銑形

由於雕刻設備在加工過程中不能懸掛，因此不能使用圖3中的鑼帶。根據圖2鑼帶的製作，由於加工尺寸較小，為防止加工過程中成品板被抽走，加工過程中需關閉抽真空，使用該板ash 來修復它，從而最大限度地減少凸點的產生。

精雕加工實驗對凸點的影響：按上述加工方法加工，可減小凸點尺寸。凸點尺寸如表3所示，凸點達不到質量要求，需人工處理。外觀如圖6所示：

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3.3 方案三——激光形狀效果驗證

選擇在線外形尺寸為1*3mm的產品進行測試，沿外線製作激光輪廓文件，按照表4中的參數，關閉抽真空（防止加工過程中板被吸走），並進行雙重雙面激光輪廓。

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結果：激光加工成型的板上無凸點產品，加工尺寸可以滿足要求，但激光成型後成品為激光炭黑表面污染，而這種污染因為尺寸太小，不能使用等離子清洗，使用酒精清洗不能有效處理（見圖7），這樣的處理效果可以滿足客戶的要求。

3.4 方案四——模具效果驗證