无内定位的小尺寸印制电路板工艺研究

1前言

PCB应用领域伴随在电子产品的方方面面，体积小、层次高及孔径微型化的发展已经成为趋势，但小尺寸印制电路板中外形工序定位难度进一步增加。目前，行业内传统的外形定位PIN钉直径基本≥0.8mm，孔径≤0.8mm或板内无孔时，PCB外形加工无法采用内定位的方式生产，其加工外观、尺寸、效率将面临中重大考验。本文针对无内定位的小尺寸PCB如何进行高精度外形加工进行了深入研究，为无内定位的PCB外形加工出现的问题提供了解决方案。

2背景

目前无内定位的PCB客户常规要求公差±0.1mm，部分产品要求达到±0.05mm，产品按常规加工方式在收刀处出现较明显的凸点（见下图2.1～图2.3），此凸点直接影响外型尺寸并导致外观不良，需采用人工修理的方式进行处理，人工修理难度大，大批量加工时较耗时，导致产品交期严重受阻。

3原因分析及试验设计

3.1

理论分析 

数控成型定位孔是外形加工的重要因素，有内定位的PCB外形加工是直接采用内定位的方式生产（图3.1），无内定位时，不得不采用外定位加工外形，即在印制板单元外加定位孔（图3.2）。以方形板为例，当三边铣完后，最后一边外形铣完收刀时，板子四周均出现空旷区域，加工至收刀点时，因四周均已铣成空虚状态，产品失去外定位的固定力，产品得不到支撑，加上吸尘的作用力，整个板子随着铣刀收刀的方向偏移，使收刀位产生了凸点（图3.3）。

3.1

理论分析 

我们从不同铣刀直径、走刀速度、不同的走刀路径文件设计及吸尘对凸点的影响展开了深入研究评估，以下为试验方案：

表3.1 试验方案

4试验结果

4.1

试验测试数据汇总 

4.1.1

不同直径铣刀试验对凸点的影响

4.1.2

不同走刀速度对凸点的影响

4.1.3

常规加工方式+关闭吸尘对比试验

4.1.4

锣板路径对凸点的影响

4.1.5

试验小结

①铣刀的大小对凸点产生有一定程度的贡献，且铣刀越小凸点相对越小，但仍然未达到理想状态；

②加工速度对凸点的影响较小，几乎可忽略不计；

③采用关闭吸尘的方法对凸点有较大程度的改善，但粉尘大，清洁耗费时间；

④采用“胶带固定法”所加工的品质明显优于其他三种方案，尺寸可满足客户要求。

4.2

“胶带固定法”工艺过程控制及要点 

此种方法及文件设计未涉及到新物料、新设备，所以工艺过程管控和正常流程管控相同，包括外形尺寸、板边质量、凸点、毛刺等外观性的检验；过程实施需注意以下几点：

①无内定位的小尺寸PCB外形加工时，生产前板面需要双面贴胶膜（中性粘度PE胶膜），避免粉尘污染板面（特别是无法过清洗机的小板及金板），胶膜本身有一定粘度，可有效防止表面处理污染；

②“胶带固定法”实施流程图

以上试验通过采用锣带优化，辅助过程中“胶带固定法”，有效避免了凸点的产生并降低了人工修理成本，优化后的加工工艺大幅提高了效率，以下方面仍存在改善空间：

①过程中每加工一排产品需要贴一条胶带，胶带两端粘贴不牢固时，有移动风险，每次贴胶带均需要停机。

②无内定位产品尺寸较小，此加工方法成型后的产品，成品检查前需一块一块的撕去表面的保护胶膜，撕胶膜效率低，大批量加工时（图4.8），撕保护膜需要耗费大量的人工资源（图4.9）。

图4.9  成品检查前撕胶膜

综合以上试验成果，锣带优化，结合过程中的贴胶带固定的方式使产品在收刀位有固定力的作用，可解决无内定位产品收刀位凸点问题，批量加工外形尺寸可以控制在0.1mm以内，优化后的加工工艺大幅提高了效率，针对成型后的撕去保护表面处理的胶膜效率低的问题，需要寻找更好的处理方式，解决撕胶膜效率低的问题，具体优化后加工方式如下：

锣带优化，先锣每单元产品的部分区域，保证每单元部分区域先外形加工后仍有连接，再采用“贴胶膜+环氧树脂盖板固定法”利用胶膜的粘附力，辅助环氧树脂盖板，防止吸尘力的作用，保证产品铣至收刀位时，仍能够保证产品位置的固定，预防凸点问题。

总结

采用“贴胶膜+环氧树脂盖板固定法”能有效的避免无内定位产品外形凸点的产生，杜绝了修理带来的外观不良、尺寸不符等，采用外形前贴胶膜，外形后采用整体撕胶膜的方式除去保护表面处理的胶膜，解决了小尺寸产品外形加工后无法过成品机清洗的问题，此加工方式成型后的产品可免清洗，同时节省了人工，实现了无内定位产品高精度、高品质、高效率的加工，此方法未涉及到高成本的新物料、新设备，是对现有资源充分、合理的利用得出的成果，适用于批量加工高精度无内定的产品。