วิธีการบดแผงวงจรพิมพ์ (PCB)?

PCB Milling เป็นเทคนิคการผลิตเชิงลบที่ใช้ในการผลิต PCB ซึ่งเครื่องมือเชิงกลจะลบทองแดงที่ไม่ต้องการออกจากพื้นผิวทองแดงเพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่ต้องการ ซึ่งแตกต่างจากการแกะสลักทางเคมีแบบดั้งเดิมซึ่งใช้สารเคมีอันตรายในการละลายทองแดงส่วนเกินการกัดขึ้นอยู่กับการตัดทางกายภาพนำเสนอวิธีที่สะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

กระบวนการนี้มีค่าอย่างยิ่งในการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและชุดเล็ก การผลิต PCB ช่วยให้นักออกแบบและวิศวกรสามารถประดิษฐ์แผงวงจรการทำงานได้อย่างรวดเร็วโดยตรงจากการออกแบบดิจิตอล เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้หน้ากากหรืออ่างอาบน้ำเคมีการกัด PCB ช่วยให้เวลาตอบสนองที่เร็วขึ้นและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นทำให้เหมาะสำหรับการทดสอบการออกแบบใหม่การทำซ้ำต้นแบบหรือการผลิตในปริมาณที่ จำกัด โดยไม่เกิดต้นทุนการตั้งค่าที่เกี่ยวข้องกับการผลิตจำนวนมาก

แม้ว่าการกัด PCB เป็นเพียงส่วนหนึ่งของระบบนิเวศการผลิต PCB ที่ครอบคลุม แต่มันก็เติมเต็มวิธีการอื่น ๆ เช่น photolithography และการแกะสลักโดยให้วิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดช่องว่างระหว่างการออกแบบและการผลิตเต็มรูปแบบ บทบาทในการเร่งความเร็วในการพัฒนาและการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเน้นความสำคัญที่เพิ่มขึ้นในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย

การเตรียมไฟล์การออกแบบ

ก่อนที่การกัดจะเริ่มการเตรียมไฟล์การออกแบบที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการผลิต PCB ที่ราบรื่น

1. การสร้างหรือนำเข้าการออกแบบ PCB

การออกแบบถูกสร้างหรือนำเข้าโดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD/CAM เช่น KICAD, Eagle หรือ Altium Designer เครื่องมือเหล่านี้กำหนดร่องรอยแผ่นรองหลุมและโครงร่างบอร์ด ไฟล์ Gerber ที่มีอยู่ยังสามารถแปลงสำหรับการกัด

2. การสร้างเครื่องมือและรหัส G

เค้าโครง PCB ถูกประมวลผลเพื่อสร้างเครื่องมือสำหรับการกัดร่องรอยโครงร่างและรู สิ่งเหล่านี้จะถูกส่งออกเป็น G-Code ซึ่งควบคุมการเคลื่อนไหวและการตั้งค่าของเครื่องกัดเช่นความลึกความเร็วและขนาดเครื่องมือ

3. การตรวจสอบการออกแบบ

ก่อนการตัดเฉือนการออกแบบจะมีการตรวจสอบความสามารถในการผลิต - การเว้นระยะห่างจากการติดตามขนาดการเจาะและเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการกัด การจำลองหรือตัวอย่างช่วยจับข้อผิดพลาดก่อนและลดของเสียในการผลิต PCB

การตั้งค่าเครื่องกัด

การตั้งค่าที่เหมาะสมของเครื่องกัดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุความแม่นยำและความสอดคล้องในกระบวนการผลิต PCB ขั้นตอนนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์พร้อมที่จะทำตามคำแนะนำ G-Code ที่สร้างขึ้นอย่างแม่นยำ

1. การเลือกเครื่องมือการกัดที่เหมาะสม

ทางเลือกของเครื่องมือตัดมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณภาพของ PCB ที่ผ่านการบด

โรงงานสิ้นสุดจะใช้เพื่อแยกร่องรอยทองแดงโดยการแกะสลักรอบ ๆ พวกเขา

บิตสว่านถูกเลือกสำหรับการสร้าง vias และหลุมติดตั้ง
เส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือควรตรงกับข้อกำหนดการออกแบบด้วยเครื่องมือขนาดเล็กที่ใช้สำหรับรายละเอียดที่ดีและระยะห่างที่เข้มงวดมากขึ้น

2. การรักษาความปลอดภัยบอร์ดชุดทองแดง

บอร์ดทองแดงจะต้องจับจ้องอยู่บนแพลตฟอร์มการกัดโดยใช้ที่หนีบตารางสูญญากาศหรือกาวสองด้าน ความเสถียรในระหว่างการดำเนินการเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหวที่อาจทำให้เกิดการเยื้องศูนย์หรือการตัดที่ไม่สม่ำเสมอนำไปสู่บอร์ดที่ผิดพลาด

3. การตั้งค่าเครื่องสอบเทียบ

เมื่อบอร์ดมีความปลอดภัยและมีการโหลดเครื่องมือแล้วเครื่องจะต้องปรับเทียบ:

ความเร็วในการหมุนมีผลต่อประสิทธิภาพการตัดและความเรียบของขอบ

การตัดความลึกจะต้องตั้งค่าอย่างระมัดระวังเพื่อลบทองแดงโดยไม่ทำลายพื้นผิว

อัตราการป้อนควบคุมว่าเครื่องมือเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวเร็วแค่ไหนความเร็วและความแม่นยำ

การสอบเทียบที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องกัดจะทำงานได้อย่างแม่นยำส่งผลให้บอร์ดที่สะอาดทำงานได้และลดข้อผิดพลาดในการผลิต PCB

ขั้นตอนกระบวนการกัด

เมื่อเครื่องตั้งค่าอย่างถูกต้องการดำเนินการกัดจริงจะเริ่มขึ้น ขั้นตอนเหล่านี้กำหนดรูปแบบ PCB สร้างเส้นทางวงจรและเตรียมบอร์ดสำหรับการประกอบส่วนประกอบ - การกระทำที่สำคัญทั้งหมดในเวิร์กโฟลว์การผลิต PCB ที่ประสบความสำเร็จ

1. การกัดโครงร่างเริ่มต้น

กระบวนการมักจะเริ่มต้นด้วยการกัดโครงร่างซึ่งเครื่องตัดขนาดด้านนอกของ PCB เป็นรูปร่างที่ระบุ สิ่งนี้กำหนดขอบของบอร์ดและสามารถรวมช่องหรือ cutouts สำหรับตัวเชื่อมต่อจุดติดตั้งหรือคุณสมบัติการออกแบบพิเศษ

2. การกัดแยก

ในขั้นตอนนี้เครื่องมือจะลบทองแดงออกจากรอบ ๆ ร่องรอยและแผ่นรองไปยังไฟฟ้าแยกออกจากกัน เป็นที่รู้จักกันในชื่อการกัดแยกนี่เป็นงานหลักของการเปลี่ยนบอร์ดทองแดงให้เป็นวงจรการทำงาน ความแม่นยำของการดำเนินการนี้ส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณและความน่าเชื่อถือของบอร์ดสุดท้าย

3. หลุมเจาะ

หากการออกแบบรวมถึงส่วนประกอบผ่านรูหรือ VIAS เครื่องจะเจาะรูที่ตำแหน่งที่กำหนด การจัดวางหลุมที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างเลเยอร์ (ถ้ามี) และสำหรับการติดตั้งส่วนประกอบที่แม่นยำ

4. การทำความสะอาดและการตรวจสอบขั้นสุดท้าย

หลังจากการกัดและการขุดเจาะเสร็จสมบูรณ์ PCB ผ่านการทำความสะอาดเพื่อกำจัดเศษซากและฝุ่นทองแดงที่อาจทำให้กางเกงขาสั้นหรือรบกวนการบัดกรี การตรวจสอบด้วยภาพหรือการทดสอบความต่อเนื่องอาจตามมาเพื่อให้แน่ใจว่าคณะกรรมการมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ

ขั้นตอนหลังการขุด

หลังจากการกัดทางกายภาพเสร็จสมบูรณ์ต้องมีขั้นตอนหลังการประมวลผลที่สำคัญหลายขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่า PCB นั้นสะอาดทำงานได้และพร้อมสำหรับการประกอบ งานตกแต่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อคุณภาพโดยรวมของการผลิต PCB โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสร้างต้นแบบและการผลิตชุดเล็ก

1. การกำจัดฝุ่นและเศษซากที่เหลืออยู่

การกัดสร้างฝุ่นทองแดงและอนุภาคไฟเบอร์กลาสที่สามารถสะสมบนพื้นผิว PCB และในรูเจาะ สารตกค้างเหล่านี้จะต้องถูกลบออกอย่างละเอียดโดยใช้อากาศอัดแปรงอ่อนหรือการทำความสะอาดอัลตราโซนิก พื้นผิวที่สะอาดช่วยป้องกันการปนเปื้อนลดความเสี่ยงของการลัดวงจรและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะที่ดีในระหว่างขั้นตอนการประกอบในภายหลัง

2. ความต่อเนื่องทางไฟฟ้าและการทดสอบระยะสั้น

เมื่อบอร์ดได้รับการทำความสะอาดแล้วจะต้องทำการทดสอบเพื่อความต่อเนื่องทางไฟฟ้าและเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีกางเกงขาสั้นระหว่างร่องรอยที่อยู่ติดกัน ซึ่งสามารถทำได้ด้วยตนเองโดยใช้มัลติมิเตอร์หรือผ่านการทดสอบอัตโนมัติ การระบุและแก้ไขปัญหาใด ๆ ในขั้นตอนนี้จะช่วยป้องกันความล้มเหลวในขั้นตอนการผลิต PCB

3. การเตรียมตัวสำหรับการบัดกรีหรือการประกอบ

ขั้นตอนสุดท้ายคือการเตรียมบอร์ดสำหรับการจัดวางส่วนประกอบ ซึ่งอาจรวมถึงการใช้ฟลักซ์การตรวจสอบความสะอาดของแผ่นและการตรวจสอบการจัดตำแหน่งด้วย Bill of Materials (BOM) ณ จุดนี้ PCB ที่ผ่านการบดพร้อมสำหรับการบัดกรีและการรวมเข้ากับระบบอิเล็กทรอนิกส์

ข้อดีและข้อ จำกัด ของการกัด PCB

PCB Milling เป็นเทคนิคการปฏิบัติภายในขอบเขตที่กว้างขึ้นของการผลิต PCB โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาและสภาพแวดล้อมที่มีปริมาณต่ำ แม้ว่าจะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการ แต่ก็มาพร้อมกับการแลกเปลี่ยนบางอย่างที่ต้องพิจารณาขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

1.ข้อดีของการกัด PCB

การโม่ PCB เวลาอย่างรวดเร็ว
ช่วยให้สามารถผลิตแผงวงจรได้อย่างรวดเร็วจากการออกแบบดิจิตอลโดยตรงกำจัดความล่าช้าที่เกี่ยวข้องกับการเอาท์ซอร์สหรือการประมวลผลทางเคมี วิศวกรสามารถเปลี่ยนจากการออกแบบไปสู่ต้นแบบที่ใช้งานได้ในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงทำให้เหมาะสำหรับการทำซ้ำอย่างรวดเร็ว

ไม่มีการใช้สารเคมี
ที่แตกต่างจากการแกะสลักแบบดั้งเดิมการกัด PCB ไม่พึ่งพากรดหรือสารเคมีอันตราย สิ่งนี้ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปลอดภัยสำหรับห้องปฏิบัติการสถาบันการศึกษาและสถานที่ทำงานโดยไม่มีความสามารถในการจัดการขยะพิเศษ

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างต้นแบบและการปรับแต่ง
เพราะมันหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายของการเตรียมหน้ากากหรือการตั้งค่าขนาดใหญ่การกัดเหมาะสำหรับการผลิต PCB ในปริมาณต่ำ, ต้นแบบแบบครั้งเดียวและการออกแบบที่กำหนดเอง นอกจากนี้ยังมีความยืดหยุ่น - การเปลี่ยนแปลงการออกแบบสามารถนำไปใช้และบดได้เกือบจะในทันที

บทสรุป

PCB Milling เป็นวิธีที่มีคุณค่าและยืดหยุ่นภายในภูมิทัศน์ที่กว้างขึ้นของ การ PCB ผลิต จากการเตรียมการออกแบบและการตั้งค่าเครื่องจักรไปจนถึงการกัดที่แม่นยำและหลังการประมวลผลแต่ละขั้นตอนมีส่วนช่วยในการสร้างต้นแบบการทำงานและบอร์ดขนาดเล็กอย่างมีประสิทธิภาพ

ในขณะที่ไม่เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่การกัดยอดเยี่ยมด้วยความเร็วการปรับตัวและการทำงานปลอดสารเคมีทำให้เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบและการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพการส่งออกให้สูงสุดวิศวกรและผู้ผลิตได้รับการสนับสนุนให้รวมการกัด PCB เข้ากับเทคนิคการผลิต PCB อื่น ๆ ซึ่งใช้ประโยชน์จากจุดแข็งซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การผลิตลูกผสม