PCB制程目的与流程.docx

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PCB制程目的与流程

十五成型（OｕtｌineＣontｏur）

15.1製程目的

　為了讓板子符合客戶所要求的規格尺寸,必須將外圍沒有用的邊框去除之。

若此板子是Ｐanｅl出貨（連片）,往往須再進行一道程序,也就是所謂的Ｖ-cut，讓客戶在Assｅｍbly前或後,可輕易的將Paｎel　折斷成Pｉeｃes。

又若PＣB是有金手指之規定,為使容易插入，ｃｏｎｎｅctｏr的槽溝,因此須有切斜邊（Beveling）的步驟。

１5.2製造流程　

　外型成型（PunchｉngorＲoutiｎg）→V-cuｔaＢeveling（倒角）→清洗

1５.2.1外型成型

　外型成型的方式從PＣＢ演變大致有以下幾個方式:

15.２.1.1　Ｔempｌａte模板　

　最早期以手焊零件，板子的尺寸只要在客戶組裝之產品可容納得下的範圍即可,對尺寸的容差要求較不嚴苛,甚至板內孔至成型邊尺寸亦不在意,因此很多用裁剪的方式,單片出貨。

　再往後演變，尺寸要求較嚴苛，則打樣時,將板子套在事先按客戶要求尺寸做好的模板（Temｐlate）上，再以手動銑床，沿Templaｔｅ外型旋切而得。

若是大量,則須委外製作模具（Dｉe）以沖床沖型之。

這些都是早期單面或簡單雙面板通常使用的成型方式。

15.2．1．2沖型

　沖型的方式對於大量生產，較不ＣAＲE板邊粗糙度以及板屑造成的影響時,可考慮使用沖型,生產成本　較routiｎg為低,流桯如下：

　　模具設計→模具發包製作→試沖→ＦｉrｓtArticle量測尺寸→量產。

　a．　模具製作前的設計非常重要,它要考慮的因素很多，例舉如下:

（1）PCB的板材為何,（例如FＲ4,CEM,ＦRI）等

　（２）是否有沖孔　

（3）　Guidｅholｅ（Ａliｇnedｈole）的選擇

　　（４）　ＡlｉgnｅdＰin的直徑選擇　

　　（5）沖床噸數的選擇

　　　（６）沖床種類的選擇

　（7）尺寸容差的要求

　　b.模具材質以及耐用程度

　目前國內製作模具的廠商水準不錯,但是材料的選用及熱處理加工，以及可沖次數，尺寸容差等，和日本比較,尚遜一籌,當然價格上的差異,亦是相當的大。

15.2．1.3切外型

因為板子層次技術的提昇，以及裝配方法的改變,再加上模具沖型的一些限制，例如模具的高價以及修改的彈性不佳,且精密度較差，因此CNＣRｏｕｔing的應用愈來愈普遍。

Ａ.　除了切外型外，它也有幾個應用:

　a.板內的挖空（Ｂlａnｋ）

　　b.開槽sｌots

c.板邊須部份電鍍。

　Ｂ.　作業流程：

　CNCRoｕtinｇ程式製作→試切→尺寸檢查（Fｉrｓｔ　Ａrｔicle）→生產→清潔水洗→吹乾→烘乾　

　ａ.程式製作

目前很多CAＤ/CAＭ軟體並沒Suｐｐoｒt直接產生CNCRoutｉｎg程式的功能,所以大部份仍須按DRAWING上的尺寸圖直接寫程式。

注意事項如下:

（1）銑刀直徑大小的選擇，須研究清楚尺寸圖的規格，包括SLOＴ的寬度，圓弧直徑的要求（尤其在轉角）,另外須考慮板厚及STACK的厚度。

一般標準是使用１/８in直徑的RoutinｇBitｓ。

（2）程式路徑是以銑刀中心點為準，因此須將銑刀半徑ｏffset考慮進去．

　　（3）．考慮多片排版出貨,客戶折斷容易,在程式設計時,有如下不同的處理方式，見圖１5.１

　　（4）．若有板邊部份須電鍍的規格，則在PTH前就先行做出Slｏt，見圖1５.2

　　（5）RｏutiｎｇBit在作業時，會有偏斜（defｌecｔ）產生，因此這個補償值也應算入

圖1５.1

圖１５．2

　ｂ.銑刀的動作原理　

　一般銑刀的轉速設定在６,０00~3６，000轉/分鐘。

由上向下看其動作,應該是順時鐘轉的動作,除在板子側面產生切削的作用外，還出現一種將板子向下壓迫的力量。

若設計成反時針的轉向,則會發生向上拉起的力量,將不利於切外形的整個製程。

　1銑刀的構造

　圖１5.３是銑刀的橫切面以及各重點構造的介紹.RelieｆAｎglｅ浮離角：

減少與基材的摩擦而減少發熱．　RａkeAｎgｌe（摳角）：

讓ｃｈip（廢屑）切斷摳起，其角度愈大時,使用的力量較小，反之則較大。

Tooth　Aｎgle（WedgeAｎgle）楔尖角:

這是routing　bit齒的楔形形狀,其設計上要考慮銳利及堅固耐用。

圖1５.3

2.偏斜（defｌeｃt　）　

　　在切外型的過程中，會有偏斜的情形,若是偏斜過多將影響精準程度，因此必須減少偏斜值。

在程式完成初次試切時,必須量出偏斜的大小,再做補償，待合乎尺寸規格後，再大量生產.

影響偏斜的因素大致有如下幾個:

　-板子厚度　

　－板材質

　　-切的方向

　－轉速根據這些因素，下面探討如何減少偏斜,以降低其造成的偏差。

　－銑刀必須標準化，如直徑、齒型等　

　－針對不同板材選擇適用的銑刀

　－根據不同的材質，找出不同的轉速及切速，如FＲ4材質可以２４,0０0轉/分鐘；至於切速一般而言速度愈　　　快,偏斜值愈大；反之愈小。

　-若有必要,可設定兩次同樣的路徑，將因偏斜而較大尺寸的部份銑除。

-銑刀進行的路徑遵守一個原則：

切板外緣時，順時針方向，切板內孔或小片間之槽溝時,以逆時針方　向進行,見圖15.４　的解說。

圖１5.4

C.輔助工具　

NC　ROUTING設備評估好壞,輔助工具部份的重要所佔比例非常高。

輔助工具的定義是如何讓板子正確的定位,有效率的上、下板子,以及其排屑渣的功能,圖15.５（a．ｂ）是一輔助工具說明。

　1機械檯面（Mａｃｈｉne　Platｅ）必須讓工作面板對位PIN固定於其上,尺寸通常為1/4ｉn左右

２.工作面板（TooｌｉｎgPlate）通常比機械檯面稍小，其用途為ｂuｓhｉngs並且在每支SＰＩNＤＬE的中心線下有槽構（Sloｔ）

3.Sub-plates：

材質為Beｎelａx或亞麻布及酚醛樹脂做成的,其表面須將待切板子的形狀事先切出，如此可以在正式切板時,板屑（chipｓ）可以由此排掉同時其上也必須做出板子固定的PＩN孔。

其孔徑一般為1/8in。

每次生產一個料號時,先將hｏｌdｉnｇ-pins緊密的固定於ｐin孔（pinｇ孔最好選擇於成型內），然後再每片板套上（每個piece２到3個pin孔）,每STＡＣK１~3片,視要求的尺寸容差，ＰIN孔的位置，應該在做成型程式時,一起計算進去,以減少誤差。

圖1５.5a

圖15.５ｂ

Ｄ.作業小技巧

　　因為外型尺寸要求精度，依不同Ｐ/N或客戶而有所不同,就如不同P/N,會設定不同定位孔一樣,因此有幾種切型及固定方法可以應用。

不管何種方法,最小單一pｉece（分離的）最小尺寸必須0.15　ｉｎ以上。

（用一般1／8in　Rouｔeｒ）

　1.無內Pin孔的方法:

若無法找出成型內Ｐin孔時,可依圖15.6方式作業a.先切單piece三邊。

b.再以不殘膠　膠布如圖貼住已切之所有pｉｅce所剩另一邊就可切除，TＡPE拉起時,也道將單Pieｃｅ取出。

此法之特徵　　：

準確度:

±０.０0５in

　　速度:

慢（最好用在極小piｅce且需切開的板子）

每個ＳTACK：

每STACＫ僅置１paｎel

圖15.６

２．單一Pin方法:

見圖1５.７所指示,且須依序切之,此法的特徵

圖１5.7

　　準確度:

±0.０05iｎ

　速度:

快

　每個ＳＴACK：

每STACＫ可多片置放

3.雙piｎｓ方法:

見圖15.8,此法準確度最高，且須銑兩次，第一次依一般標準速度，因有偏斜產生，因此須切第二次，但第二次速度加快至20０in／miｎ。

其特徵:

圖15．8

　　準確度：

±０．002in　

　　速度:

快（上、下板因pin較緊,速度稍慢於單pｉn）

　　每個SＴACK:

多片

15.2V-cut（Scoring,Ｖ－Ｇroｏving）　

V-ｃｕｔ一種須要直、長、快速的切型方法，且須是已做出方型外型（以ｒｏuｔiｎｇ或ｐunching）才可進此作業。

見圖15.9。

時常在單pieｃe有複雜外型時用之。

圖15.９

15.2.1相關規格　

　Ａ.V-Grooｖe角度,見圖１5．1０,一般限定在3０°~90°間，以避免切到板內線路或太接近之。

圖15.10

B.V-cut設備本身的機械公差，尺寸不準度約在±０.003in,深度不準度約在±0.006in。

因此，公司的業務,品　　管人員與客戶討論或製訂相關的製程能力或規格,應該視廠內的設備能力。

勿訂出做不到的規格。

C.不同材質與板厚,有不同的規格,以FＲ4來說,０.060ｉｎ厚則web厚約為0．014ｉｎ。

當然深度是上、下要均等　否則容易有彎翹發生。

ＣＥM-3板材0．060in厚，約留weｂ　0．024iｎ;CEM－1則留ｗeb0.０４0iｎ，這是因含紙質　　，較易折斷。

　D.至於多厚或多薄的板子可以過此製程，除了和設備能力有關外,太薄的板子,走此流程並無意義（通常　　0.０30in以下厚度就不做Ｖ-cut設計）。

有些客戶對成型板邊粗糙度不要求，PCB廠也有於切或沖PANEL後　，設計V－cｕｔ製程，切深一些，再直接折斷成piece出貨。

　Ｅ.V－cｕｔ深度控制非常重要，所以板子的平坦度及機台的平行度非常重要．有專用ＩPＱC量測深度之量規可供使　　用．

1５.2.2設備種類

A.手動:

一般以板邊做基準，由皮帶輸送,切刀可以做X軸尺寸調整與上、下深度的調整。

　Ｂ．自動CNC：

此種設備可以板邊或定位孔固定,經ＣNC程式控制所要Ｖ-cut板子的座標,並可做跳刀（Ｊump　　sｃoring）處理,深度亦可自動調整,同一片板子可處理不同深度。

其產出速度非常快。

1５.３金手指斜邊（Ｂeｖeｌing）

　PＣB須要金手指（　Edgecoｎnectoｒs）設計，表示為Card類板子,它在裝配時,必須插入插槽，為使插入順利,因此須做斜邊，其設備有手動、半自動、自動三種。

幾個重點規格須注意,見圖15.1１,一般客戶DＲAWIＮG會標清楚。

圖１5.１1

　　Ａ.θ°角一般為３０°、４5°、60°

　Ｂ.Ｗeb寬度一般視板厚而定，若以板厚0.０6０in,則wｅb約在0.02０in

　C.　Ｈ、D可由公式推算，或客戶會在Dｒawiｎg中寫清楚。

1５.4清洗

經過機械成型加工後板面,孔內及V－cｕt，slｏt槽內會許多板屑,一定要將之清除乾淨.一般清洗設備的流程如下:

　loading→高壓沖洗→輕刷→水洗→吹乾→烘乾→冷卻→unｌoaｄｉng

1５.4．1注意事項

　A.此道水洗步驟若是出貨前最後一次清洗則須將離子殘留考慮進去.

B.　因已V-ｃut須注意輕刷條件及輸送.

C.　小板輸送結構設計須特別注意.

15.5品質要求

　由於尺寸公差要求越趨嚴苛因此FirstAｒｔiclｅ要確實量測,設備的維護更要做到隨時保持容許公差之內．

接下來之製程為電測與外觀檢驗.