十五 成型(Outline Contour)
15.1 制程目的 為了讓板子符合客戶所要求的規格尺寸，必須將週邊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式，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(Punching or Routing)→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
範本 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範本
(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)以衝 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→First Article 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) Guide hole (Aligned hole)的選擇
(4)
Aligned Pin 的直徑選擇
(5) 衝床噸數的選擇 (6) 衝床種類的選擇 (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升，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 CNC Routing 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：
CNC Routing 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
b. 目前很多 CAD/CAM 軟體並沒 Support 直接產生 CNC Routing 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 1/8 in 直徑的 Routing Bits。
(2) 程式路徑是以銑刀中心點為准，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
(4). 若有板邊部份須電鍍的規格，則在 PTH 前就先行做出 Slot
(5) Routing Bit 在作業時，會有偏斜(deflect)產生，因此這個補償值也應算入
 |
| 銑刀 |
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制程。
1 銑刀的構造
銑刀的橫切面以及各重點構造的介紹. Relief Angle 浮離角：減少與基材的摩擦而減少發熱.
Rake Angle(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(Wedge Angle)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。
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准程度，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。
B. 輔助工具
NC ROUTING 設備評估好壞，輔助工具部份的重要所占比例非常高。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。
1 機械臺面(Machine Plate)必須讓工作面板對位 PIN 固定於其上，尺寸通常為 1/4 in 左右
2.工作面板(Tooling Plate)通常比機械臺面稍小，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 1/8
in。每次生產一個料號時，先將 holding-pins 緊密的固定于 pin
孔(ping 孔最好選擇 於成型內)，然後再每片板套上(每個 piece 2 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。
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
2.單一 Pin
方法：見圖 15.7
所指示，且須依序切之，此法的特徵 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：
準確度：±0.002in
速度：快（上、下板因 pin
較緊，速度稍慢于單 pin） 每個 STACK：多片
15.2
V-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。時常在單 piece 有複雜外型時用之。
 |
| 成型時一般疊構 |
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。
B. V-cut 設備本身的機械公差，尺寸不准度約在±0.003in,深度不准度約在±0.006in。因此，公司的 業務,品管人員與客戶討論或制訂相關的制程能力或規格，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 web 0.040in，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制程，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 制程，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(Jumpscoring)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(Edge connectors )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，一般客 戶 DRAWING 會標清楚。
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 First Article 要確實量測,設備的維護更要做到隨時保持容許 公差之內.接下來之制程為電測與外觀檢驗
資料來源: 參考網路 page 14
沒有留言:
張貼留言