Фрезерування друкованої плати-це субтрактивна техніка виготовлення, що використовується у виробництві PCB, де механічний інструмент точно видаляє небажану мідь з одягненої міді підкладки для формування необхідних схем. На відміну від традиційного хімічного травлення, яке використовує небезпечні хімічні речовини для розчинення надлишкової міді, фрезерування покладається на фізичне різання, пропонуючи більш чистий та екологічний підхід.
Цей процес є особливо цінним для швидкого прототипування та невеликої партії Виробництво PCB , що дозволяє дизайнерам та інженерам швидко виготовляти функціональні плати з цифровими конструкціями. Оскільки він не потребує масок або хімічних ванн, фрезерна ПХБ дозволяє отримати швидші часи повороту та більшу гнучкість, що робить його ідеальним для тестування нових конструкцій, ітераційних прототипів або виробництва обмежених кількостей, не спричиняючи витрати на налаштування, пов'язані з масовим виробництвом.
Незважаючи на те, що фрезерування на друкованому плані є лише однією частиною комплексної екосистеми виробництва PCB, вона доповнює інші методи, такі як фотолітографія та травлення, забезпечуючи ефективний спосіб подолання розриву між дизайном та повномасштабним виготовленням. Її роль у прискоренні циклів розвитку та зменшенні впливу на навколишнє середовище підкреслює його зростаюче значення у сучасному виробництві електроніки.
Підготовка дизайнерських файлів
Перш ніж розпочати фрезер, точна підготовка файлів дизайну має вирішальне значення для забезпечення плавного виробничого процесу PCB.
1. Створення або імпортування конструкцій PCB
Конструкції створюються або імпортуються за допомогою програмного забезпечення CAD/CAM, таких як Kicad, Eagle або Altium Designer. Ці інструменти визначають сліди, прокладки, отвори та контури дошки. Існуючі файли Гербер також можуть бути перетворені для фрезерування.
2. Генерування доріжок інструментів та G-коду
Макет PCB обробляється для створення інструментів для фрезерних слідів, контурів та отворів. Вони експортуються як G-код, який контролює рухи та параметри фрезерної машини, такі як глибина, швидкість та розмір інструменту.
3. Перевірка дизайну
Перед обробкою конструкція перевіряється на наявність виробництва - пробудження відстеження слідів, розміри свердління та доріжки інструментів підходять для фрезерування. Моделювання або попередні перегляди допомагають ловити помилки рано та зменшити відходи у виробництві друкованої плати.
Налаштування фрезерної машини
Правильна установка фрезерної машини має важливе значення для досягнення точності та узгодженості в процесі виробництва друкованої плати. Цей крок гарантує, що обладнання буде готове точно дотримуватися генерованих інструкцій G-коду.
1. Вибір відповідних інструментів фрезерування
Вибір ріжучих інструментів відіграє вирішальну роль у визначенні якості фрезерної друкованої плати.
Кінцеві млини використовуються для ізоляції мідних слідів, вирізаючи навколо них.
Свердлові шматочки вибираються для створення VIAS та монтажних отворів.
Діаметр інструменту повинен відповідати вимогам дизайну, з меншими інструментами, які використовуються для тонкої деталі та більш жорсткого відстані.
2. Забезпечення дошки, одягненої в мідь
Дошка з міддю повинна бути міцно закріплена на фрезерній платформі за допомогою затискачів, вакуумних таблиць або двостороннього клею. Стабільність під час експлуатації має важливе значення для уникнення руху, який може спричинити нерівність або нерівні скорочення, що призводить до несправних дощок.
3. Налаштування калібрування машини
Після того, як плата забезпечена та завантажується інструментами, машина повинна бути відкалібрована:
Швидкість шпинделя впливає на ефективність різання та плавність краю.
Глибина різання повинна бути ретельно встановлена для видалення міді, не пошкоджуючи підкладку.
Швидкість подачі контролює, наскільки швидко інструмент рухається по поверхні, балансування швидкості та точності.
Правильна калібрування забезпечує точно, що фрезерна машина працює точно, внаслідок чого чисті функціональні дошки та мінімізація помилок у виробництві друкованої плати.
Кроки процесу фрезерування
Після того, як машина буде належним чином налаштована, розпочинаються фактичні операції фрезерування. Ці кроки формують друковану плату, утворюють контурні шляхи та підготуйте плату до складання компонентів - усі основні дії в успішному робочому процесі виробництва PCB.
1. Початкові контурні фрезерування
Процес часто починається з контуру фрезерування, де машина вирізає зовнішні розміри друкованої плати у задану форму. Це визначає краї дошки і може включати слоти або вирізки для роз'ємів, кріпильних точок або спеціальних функцій дизайну.
2. Ізоляційна фрезерування
На цьому кроці інструмент видаляє мідь з слідів і подушечок, щоб електрично ізолювати їх один від одного. Відомий як фрезерування ізоляції, це основне завдання перетворити дошку з міддю на функціональну схему. Точність цієї операції безпосередньо впливає на цілісність сигналу та надійність остаточної плати.
3.
Якщо конструкція включає компоненти через отвір або ввіру, машина потім буде просвердлити отвори у визначених положеннях. Правильне розміщення отвору є критичним для електричного зв’язку між шарами (якщо це застосовно) та для точного монтажу компонентів.
4. Заключне очищення та огляд
Після завершення фрезерування та буріння, друкована плата зазнає очищення для видалення сміття та мідного пилу, що може спричинити шорти або втручатися в пайку. Візуальний тест на перевірку або безперервність може відбутися, щоб переконатися, що Рада відповідає вимогам дизайну.
Процедури після збору
Після завершення фізичного фрезерування потрібно кілька критичних кроків після обробки, щоб забезпечити чисту, функціональну та готову до складання. Ці завершальні завдання є важливими для загальної якості виробництва друкованої плати, особливо при виготовленні прототипування та невеликої партії.
1. Видалення залишкового пилу та сміття
Фрезерування генерує дрібні мідні пил та склопластикові частинки, які можуть накопичуватися на поверхні друкованої плати та в пробурених отворах. Ці залишки повинні бути ретельно видалені за допомогою стисненого повітря, м'яких пензлів або ультразвукового очищення. Чисті поверхні запобігають забрудненню, зменшують ризик виникнення коротких схем та забезпечують хорошу адгезію припою під час пізніших етапів складання.
2. Електрична безперервність та коротке випробування
Після очищення дошки вона повинна бути перевірена на безперервність електрики та забезпечити, щоб між сусідніми слідами немає шортів. Це можна зробити вручну за допомогою мультиметра або через автоматизовані тестові світильники. Визначення та виправлення будь -яких проблем на цьому етапі запобігає невдачам на нижньому етапі виробництва друкованої плати.
3. Підготовка до паяльної або зборів
Заключний крок - підготовка дошки до розміщення компонентів. Це може включати застосування потоку, перевірку чистоти прокладки та перевірку вирівнювання з рахунком матеріалів (BOM). У цей момент фрезерна друкована плата готова до паяльної та інтеграції в електронні системи.
Переваги та обмеження фрезерування друкованої плати
Фрезерування на друкованій платі-це практична методика в межах більш широкого обсягу виробництва друкованої плати, особливо сприятливої в розвитку та низьких обсягах. Хоча він пропонує кілька ключових переваг, він також поставляється з певними компромісами, які необхідно враховувати залежно від програми.
1.Переваги фрезерування на друкованому плані
Швидкий час
фрезерування на друкованому плані дозволяє швидко виготовити плати безпосередньо з цифрових конструкцій, усуваючи затримки, пов'язані з аутсорсингом або хімічною обробкою. Інженери можуть перейти від дизайну до функціонального прототипу за лише години, що робить його ідеальним для швидких ітерацій.
Немає використання хімічних речовин
на відміну від традиційного травлення, фрезерна плата не покладається на кислоти або небезпечні хімічні речовини. Це робить його екологічно чистою та безпечнішою альтернативою для лабораторій, навчальних закладів та робочих місць без спеціалізованих можливостей поводження з відходами.
Ідеально підходить для прототипування та налаштування,
оскільки це дозволяє уникнути накладних витрат на підготовку маски або масштабного налаштування, фрезерування добре підходить для виробництва друкованої плати з низьким обсягом, одноразових прототипів та індивідуальних конструкцій. Він також гнучкий - зміни дизайну можуть бути впроваджені та подрібнені майже негайно.
Висновок
Фрезерування на друкованій платі - це цінний і гнучкий метод у більш широкому ландшафті виробництва друкованої плати . Від підготовки дизайну та налаштування машини до точного фрезерування та післяобробки, кожен крок сприяє ефективному створенню функціональних прототипів та дрібних дощок.
Незважаючи на те, що не ідеально підходить для масштабного виробництва, фрезерування перевищує швидкість, адаптованість та без хімічної роботи, що робить його ідеальним для швидкого прототипування та розвитку.
Для максимізації ефективності та якості виходу, інженерам та виробникам рекомендується інтегрувати фрезерування друкованої плати з іншими методами виробництва PCB, використовуючи свої сили як частину гібридної стратегії виготовлення.
