Причини та заходи протидії утворенню задирок на друкованій платі

Виробництво друкованих плат є делікатним і точним процесом, який включає в себе ряд етапів, кожен з яких представляє потенційні проблеми. Однією з поширених проблем, з якими стикаються виробники під час виробництва друкованих плат, є утворення задирок. Задирки – це крихітні виступи, які зазвичай виникають у процесі свердління, фрезерування або фрезерування, що може погіршити якість, продуктивність і надійність готового продукту. Розуміння того, чому утворюються задирки, і впровадження ефективних контрзаходів є важливими для отримання високоякісної друкованої плати без задирок.

Нижче ми розглянемо конкретні причини появи задирок і відповідні способи їх вирішення.

Причини утворення задирок PCB

Через отвір
Під час свердління отворів (покритих наскрізними отворами) або отворів без покриття на краях просвердлених отворів зазвичай утворюються задирки. Це трапляється через недостатнє зусилля різання або тупе свердло, що призводить до неправильного зрізу міді та матеріалу підкладки. Крім того, надмірна швидкість або тиск під час свердління може призвести до розриву, а не до різання, утворюючи нерівні та нерівні задирки вздовж краю отвору.

Неправильні параметри фрезерування або фрезерування
Під час процесу фрезерування, який визначає контур друкованої плати, використання неправильних параметрів різання, таких як високі швидкості шпинделя або невідповідні швидкості подачі, може призвести до утворення задирок. Неправильна комбінація сил різання призводить до неповного або нерівномірного зрізу матеріалу, в результаті чого краї дошки стають нерівними або покриваються задирками.

Тупі або зношені ріжучі інструменти
Під час свердління, фрезерування чи фрезерування стан інструменту є надзвичайно важливим. Тупі інструменти збільшують тертя та виділяють надмірне тепло, що, у свою чергу, спричиняє розмазування матеріалу, а не чисте різання. Це часто призводить до утворення задирок уздовж краю друкованої плати, особливо в шарі міді.

Проблеми з оптимізацією файлів CAM
Багато проблем, пов’язаних із задирками, можна простежити до того, як інженери CAM готують виробничі файли Gerber. Якщо траєкторії інструменту не оптимізовані, наприклад, неправильні стратегії різання (маршрути фрезерування), на контурі друкованої плати можуть утворитися задирки. Зокрема, якщо не додати оптимізовані отвори для свердління на гострих перетинах або кутах контуру дошки, це може збільшити ймовірність утворення задирок під час фрезерування. Неадекватне планування поперечних різів або нерегулювання точок входу та виходу інструменту також може призвести до задирок. Крім того, інженерам CAM потрібно додати спеціальні отвори для видалення задирок і розділити інструменти, які використовуються в різних процесах, щоб забезпечити чистий різ.

Техніка панелей: V-CUT Burrs
V-CUT — це широко використовувана техніка панелі для розділення окремих дощок. Однак неправильне використання або поганий контроль якості процесів V-CUT може створити задирки на краях, особливо якщо кут або глибина різання не контролюються належним чином. V-CUT створює лінію надрізу для легкого зламу, але через нерівномірні сили, що застосовуються під час зламу, можуть утворитися задирки вздовж краю кожної друкованої плати.

Проблеми з затиском і кріпленням
Поганий затиск або неадекватне кріплення може спричинити рух або вібрацію дошки під час свердління чи фрезерування, що призведе до утворення задирок. Якщо друкована плата утримується ненадійно, на неї можуть виникати коливання сили різання, що призведе до появи шорстких країв.

Склад і якість матеріалу
Різні типи ламінатможуть впливати на утворення задирок. Наприклад, твердіші матеріали можуть перешкоджати чистому різанню та призводити до утворення задирок, тоді як м'якші матеріали можуть деформуватися, спричиняючи подібні результати. Неправильне поводження з цими матеріалами під час свердління або фрезерування посилює проблему.

Залишкова напруга в матеріалах друкованих плат
Залишкова напруга від попередніх процесів, таких як ламінування чи нагрівання, може вплинути на поведінку матеріалу під час фрезерування чи свердління. Якщо наявна залишкова напруга, матеріал може деформуватися під час різання, що призведе до утворення задирок.

Контрзаходи для запобігання утворенню задирок PCB

Технічне обслуговування та заміна інструментів
Регулярне технічне обслуговування та своєчасна заміна свердел та фрезерних інструментів мають вирішальне значення для зменшення задирок. Впровадження системи ERP для відстеження використання інструментів і швидкої заміни допомагає гарантувати, що у виробництві використовуються лише гострі, високоякісні інструменти. Особливо для спеціальних матеріалів слід використовувати свіжі інструменти, щоб досягти більш чистих зрізів.

Оптимізуйте параметри свердління та фрезерування
Вибір відповідної швидкості шпинделя, швидкості подачі та глибини різання є життєво важливим для отримання чистих різів. Повільніші швидкості свердління з оптимізованою подачею можуть зменшити сили розриву та покращити якість просвердлених отворів. Баланс між швидкістю та швидкістю подачі забезпечує ефективне зрізання, а не розривання.

Свердління другого етапу (прохід для зняття задирок)
Для переходів і наскрізних отворів без покриття (NPTH) впровадження другого етапу свердління може ефективно видалити задирки, які утворюються навколо отворів. Наприклад, після початкового свердління свердло меншого діаметру можна використовувати для «проходу для видалення задирок», щоб зачистити краї.

Покращення оптимізації CAM
Інженери CAM повинні оптимізувати файли Gerber, щоб мінімізувати утворення задирок. Це включає коригування траєкторії інструменту для плавного входу та виходу, уникнення гострих перехресть і додавання додаткових отворів у місцях, де фрезерні маршрути перетинаються або зустрічаються під гострими кутами. Сегментація інструменту також повинна бути виконана продумано, щоб полегшити ефективне різання та видалення задирок. Створення спеціальних отворів для видалення задирок у критичних місцях може допомогти забезпечити кінцевий продукт без задирок.

Удосконалення техніки затискання
Забезпечення надійного фіксації друкованих плат під час свердління та фрезерування запобігає непотрібній вібрації чи руху. Використання вакуумних столів або точних затискачів може утримувати дошку на місці, забезпечуючи більш послідовний тиск і запобігаючи утворенню задирок на краях.

Зменшене використання V-CUT для критичних друкованих плат
Якщо замовник вказує високоякісну обробку з мінімальними задирками, подумайте про зменшення використання V-CUT і використання альтернативних методів панелі, як-от фрезерування виступів. Якщо V-CUT необхідний, використовуйте абразивну щітку або полірування, щоб видалити задирки після зняття панелей.

Суттєві міркування та інтеграція ERP
Використання системи ERP для маркування особливих вимог до матеріалів має вирішальне значення для контролю задирок. Такі матеріали, як алюміній або ламінати високої щільності, потребують спеціальних інструкцій щодо поводження, таких як використання нових ріжучих інструментів і зниження швидкості фрезерування. Інтеграція цих сповіщень у ERP допомагає переконатися, що весь персонал, який бере участь у виробничому процесі, знає про спеціальні вимоги до поводження.

Постобробка та зняття задирок
Після фрезерування або V-CUT слід виконати додаткові етапи постобробки, такі як абразивне очищення, шліфування країв або ручне полірування, щоб видалити задирки. Для єдиного монтажу друкованої плати (PCBA) послуги, забезпечення плати без задирок є особливо важливим, щоб уникнути проблем під час паяння або автоматизованого розміщення компонентів.

Зняття залишкового стресу
Застосування обробки для зняття залишкової напруги, такої як термозняття напруги, перед фрезеруванням або свердлінням може мінімізувати деформацію матеріалу під час різання. Завдяки зняттю внутрішніх напруг матеріал менше деформується та утворює задирки.

Висновок

Задирки на друкованій платі є основною проблемою якості, яка може негативно вплинути на продуктивність, зовнішній вигляд і технологічність кінцевого продукту. Утворення задирок може бути пов’язане з кількома факторами, включаючи неправильні параметри різання, знос інструменту, неправильне кріплення, неоптимальні методи виготовлення панелей і погано оптимізовані файли CAM. Вирішуючи ці проблеми за допомогою профілактичних заходів, таких як технічне обслуговування інструментів, належна оптимізація CAM, інтеграція ERP для управління матеріалами та ретельне затискання, можна звести до мінімуму задирки, що призведе до вищої якості та надійності друкованих плат.

Впровадження цих стратегій та пильний контроль за всім процесом виробництва друкованих плат є важливим для виробництва чистих плат без задирок, які відповідають очікуванням клієнтів і добре підходять для складання та подальшої електронної інтеграції.