高精度小尺寸PCB外形设计探讨

29
9月

引言

尽管发展迅速 PCB 技术上，很多PCB厂商专注于生产HDI板、刚柔板、背板等高难度板件，但现有市场中仍有一些电路相对简单、单元尺寸非常小、形状复杂的PCBS一些PCBS的尺寸甚至小到3-4mm。因此，类板单元尺寸太小，前端设计时无法设计定位孔。采用外定位法容易产生板边凸点（如图1所示）、加工时PCB真空、形状公差不可控、生产效率低等问题。本文对超小尺寸PCB的制造进行了深入研究和试验，优化了形状加工方法，在实际生产过程中取得了事半功倍的效果。

高精度小尺寸PCB外形设计探讨

一、现状分析

形状加工方式的选择关系到形状公差控制、形状加工成本、形状加工效率等。目前常用的形状加工方法有铣形和模具。

1.1 铣削形状

一般来说，铣形加工的板材外观质量好，尺寸精度高。但由于板材尺寸小，铣削形状的尺寸精度难以控制。铣形时，由于锣内圆弧、锣角在尺寸和槽宽的限制内，刀具尺寸的选择有很大的局限性，大多数时候只能选择1.2mm和1.0mm、0.8mm甚至铣刀加工时，由于刀具过小，进给速度受限，导致生产效率低，制造成本较高，所以只适合小批量，外观简洁，无需复杂的内部锣PCB外观处理。

1.2死亡

在大批量小尺寸PCB的加工过程中，生产效率低下的影响远高于轮廓铣削成本的影响，在这种情况下，只能采用模具。同时，对于PCB中的内锣，部分客户要求加工成直角，钻铣难以满足要求，特别是对于形状公差和形状一致性要求较高的PCB，更需要采用冲压方式。单独使用模具成型工艺会增加制造成本。

2 实验设计

基于我们对此类PCB的生产经验，我们从铣形加工、冲压模具、V-cut等方面进行了深入的研究和实验。具体实验方案见下表1：

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3. 实验过程

3.1 方案一——锣机铣削轮廓

这种小尺寸PCB大多没有内部定位，需要在单元中额外增加定位孔（图2）。当锣的三边结束时，锣的最后一面，板周围有开放区域，使刀尖不能受力，成品整体与铣刀方向偏移，使成品在刀尖的形状上有明显的凸点。因为四面都被铣成悬浮状态，没有支撑，从而增加了磕碰和毛刺的几率。为了避免这种质量异常，需要通过两次铣削板材来优化锣带，首先铣削每个单元的部分，以确保加工后仍有连接位连接整体轮廓文件（图3）。

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锣加工实验对凸点的影响：对以上两种锣带进行加工，每种条件下随机选取10块成品板，用二次元测量凸点。原锣带加工出来的成品板凸点尺寸大，需要人工加工。使用优化的加工锣可以有效避免凸点。 0.1mm，符合质量要求（见表2），外观如图4、5所示。

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3.2 方案二—-精雕机铣形

由于雕刻设备在加工过程中不能悬挂，因此不能使用图3中的锣带。根据图2锣带的制作，由于加工尺寸较小，为防止加工时成品板被抽走，加工时需关闭抽真空，使用板材ash 来修复它，从而最大限度地减少凸点的产生。

精雕加工实验对凸点的影响：按上述加工方法加工，可减小凸点尺寸。凸点尺寸如表3所示，凸点达不到质量要求，需人工处理。外观如图6所示：

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3.3 方案三—-激光形状效果验证

选择在线外形尺寸为1*3mm的产品进行测试，沿外线制作激光轮廓文件，按照表4中的参数，关闭抽真空（防止加工过程中板被吸走），并进行双重双面激光轮廓。

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结果：激光加工成型的板上无凸点产品，加工尺寸可以满足要求，但激光成型后成品为激光炭黑表面污染，而这种污染因为尺寸太小，不能使用等离子清洗，使用酒精清洗不能有效处理（见图7），这样的处理效果可以满足客户的要求。

3.4 方案四——模具效果验证