Các cạnh PCB thô ráp sau khi gia công bằng máy phay: Nguyên nhân do dụng cụ, tốc độ cấp liệu, trục chính và đồ gá

Các cạnh bo mạch in thô ráp thường là tín hiệu của quy trình sản xuất, chứ không phải là vấn đề khó hiểu trong thiết kế bo mạch. Cạnh bị mờ, gờ nhìn thấy được, sợi thủy tinh bị vỡ hoặc bong tróc cục bộ có thể do dao cắt bị mòn, sự kết hợp giữa tốc độ cấp liệu và trục chính không phù hợp, độ lệch tâm của máy hoặc bo mạch không được đỡ chắc chắn gần vị trí cắt. Cách nhanh nhất để khắc phục vấn đề là kiểm tra toàn bộ hệ thống cắt theo một trình tự nhất định.

Hướng dẫn này giải thích các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng cạnh bo mạch PCB bị thô ráp và chỉ ra cách phân tách các yếu tố như dụng cụ, thông số cắt, tình trạng trục chính, đồ gá và ảnh hưởng của vật liệu. Nó cũng cung cấp cho người mua một phương pháp thực tiễn để xác định chất lượng cạnh bo mạch khi so sánh máy phay PCB, bộ dụng cụ hoặc mẫu thử nghiệm với nhà cung cấp.

Các cạnh được gia công thô trên mạch in PCB trông như thế nào?

Hãy bắt đầu bằng cách mô tả khuyết điểm một cách cụ thể, có thể đo lường được. Câu "Cạnh trông thô ráp" là chưa đủ để đưa ra biện pháp khắc phục hoặc báo giá thiết bị. Ghi lại vị trí xuất hiện khuyết điểm, mức độ thường xuyên lặp lại và liệu hư hỏng nằm ở mặt trên, mặt dưới hay cả hai mặt của tấm ván.

• Bắp gỗ: phần gờ nhô lên hoặc sợi xơ lỏng lẻo ở phía đầu vào hoặc đầu ra của vết cắt.
• Kính bị sờn: các bó sợi thủy tinh bị lộ ra hoặc bị kéo căng dọc theo thành ống.
• Sứt mẻ: những mảnh nhỏ bị bong ra khỏi cạnh của lớp phủ hoặc đồng.
• Hiện tượng tách lớp ở mép PCB: các lớp nhựa và thủy tinh tách rời nhau gần đường cắt.
• Thành tường không bằng phẳng: đường viền lượn sóng hoặc bậc thang do rung động, mài mòn dụng cụ hoặc do giá đỡ không ổn định.
• Hiện tượng đổi màu do nhiệt: mép bị sẫm màu hoặc vết nhựa lem do nhiệt độ quá cao và khả năng thoát phoi kém.

Chụp ảnh lỗi ở cùng độ phóng đại mỗi lần, sau đó so sánh với một bo mạch được gia công trong điều kiện được chấp thuận. Ghi chú vật liệu bo mạch, độ dày, cấu trúc lớp, đường kính dao cắt, tuổi thọ dụng cụ, cài đặt trục chính, cài đặt tốc độ tiến dao, giá đỡ bo mạch và điều kiện tháo phôi. Những ghi chép này biến một vấn đề trực quan thành một lịch sử khắc phục sự cố hữu ích.

Chất lượng cạnh cắt cần được đánh giá dựa trên các thông số đã ghi nhận về máy cắt, cài đặt, giá đỡ và vật liệu ván.

Nguyên nhân gây ra hiện tượng cạnh bo mạch in bị thô ráp do quá trình gia công.

Bộ phận cắt là thứ đầu tiên cần kiểm tra vì nó trực tiếp điều khiển cách tấm gỗ ép được cắt và cách phôi vụn thoát ra khỏi rãnh. Một mũi phay bị sứt mẻ, bám đầy nhựa, bị cong hoặc sử dụng quá tuổi thọ có thể tạo ra các gờ ngay cả khi cài đặt máy không thay đổi.

Mũi phay bị mòn hoặc sứt mẻ

Khi lưỡi cắt bị mòn, nó sẽ cọ xát nhiều hơn và cắt ít hơn. Nhiệt độ tăng lên, các sợi bị kéo thay vì bị cắt, và cạnh thoát thường trở nên tồi tệ hơn trước khi người vận hành nhận thấy sự thay đổi lớn trên bề mặt. Một rãnh bị hư hỏng duy nhất cũng có thể để lại vết lặp lại xung quanh biên dạng.

Tháo mũi khoan và kiểm tra các rãnh dưới kính hiển vi. Tìm kiếm các dấu hiệu như sứt mẻ góc, tích tụ nhựa, mòn không đều, đổi màu hoặc hư hỏng thân mũi khoan. Thay thế mũi khoan bằng loại có hình dạng đã được phê duyệt tương tự và thực hiện một mẫu so sánh ngắn. Không thay đổi mũi khoan và nhiều biến số quy trình cùng một lúc, nếu không kết quả sẽ khó diễn giải.

Hình dạng và cấu trúc bo mạch không chính xác.

Các loại ván và hình dạng khác nhau đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với dụng cụ cắt. Một dao cắt được chọn để loại bỏ vật liệu nhanh có thể không tạo ra cùng một cạnh như dụng cụ được chọn cho ván mỏng, rãnh hẹp hoặc đường viền ngoài tinh xảo. Số lượng rãnh xoắn, hướng xoắn ốc, đường kính và loại cacbua ảnh hưởng đến việc thoát phoi, lực cắt và độ hoàn thiện của cạnh còn lại.

Hãy đảm bảo bản vẽ dụng cụ khớp với khuyến nghị của nhà cung cấp về vật liệu nhiều lớp, tình trạng đồng, độ dày bo mạch và bán kính tối thiểu thực tế. Mũi khoan nhỏ hơn có thể tiếp cận góc hẹp hơn, nhưng nó có thể bị lệch nhiều hơn và chịu tải phoi ít hơn. Mũi khoan lớn hơn cứng hơn, nhưng nó có thể không vừa với hình dạng hoặc vùng cấm. Do đó, việc lựa chọn dụng cụ là một phần của quy trình gia công, chứ không phải là một quyết định riêng biệt về vật tư tiêu hao.

Độ lệch tâm, kẹp giữ dụng cụ và vị trí đặt dụng cụ

Hiện tượng lệch tâm hướng tâm khiến một lưỡi cắt phải làm việc nhiều hơn các lưỡi khác. Kết quả có thể là thành vách thô ráp, vết cắt lượn sóng lặp đi lặp lại, mòn dụng cụ sớm và đường cắt lớn hơn đường cắt đã được lập trình. Bề mặt kẹp bẩn, kích thước kẹp không chính xác, siết quá chặt hoặc giá đỡ dụng cụ bị hỏng đều có thể góp phần gây ra hiện tượng này.

Làm sạch côn trục chính, kẹp giữ mũi khoan, đai ốc và chuôi dụng cụ theo quy trình của máy. Kiểm tra xem mũi khoan đã được lắp đặt hoàn toàn đúng vị trí nhô ra dự kiến ​​và giá đỡ không bị trầy xước hoặc hư hỏng. Nếu chất lượng cạnh cắt thay đổi khi sử dụng dao cắt mới, hãy đo độ lệch tâm bằng thước đo chính xác hoặc yêu cầu nhà cung cấp thiết bị kiểm tra trục chính và kẹp giữ mũi khoan như một hệ thống.

Cần kiểm tra độ mòn và độ lệch tâm của dụng cụ trước khi thay đổi tốc độ tiến dao hoặc cài đặt trục chính.

Nguyên nhân liên quan đến bộ phận cấp liệu và trục chính

Các thiết lập tốc độ tiến dao và tốc độ trục chính hoạt động cùng nhau. Câu hỏi quan trọng không phải là liệu một con số nào đó là "cao" hay "thấp", mà là liệu dao cắt có tạo ra phôi ổn định mà không bị cọ xát, quá tải hoặc sinh nhiệt quá mức hay không. Phạm vi thiết lập chính xác phụ thuộc vào hình dạng dao, vật liệu, độ dày, khả năng của trục chính, hướng đường chạy dao và số lượng bo mạch đang được gia công.

Cho ăn quá chậm: Ma sát và nhiệt độ

Khi tốc độ cấp phôi quá chậm so với cài đặt trục chính đã chọn, cạnh phôi có thể bị cọ xát thay vì tạo ra phôi sạch. Nhựa có thể bị lem trên rãnh, cạnh phôi có thể bị sẫm màu, và hiện tượng bong tróc cạnh PCB có thể xuất hiện ở những nơi nhiệt làm mềm hệ thống nhựa. Do đó, tốc độ cấp phôi chậm có thể tạo ra cạnh phôi thô hơn so với tốc độ cấp phôi nhanh và ổn định.

Kiểm tra sự tích tụ nhựa và hiện tượng đổi màu do nhiệt, sau đó so sánh bằng một thử nghiệm ngắn với tốc độ thay đổi tốc độ cấp liệu được kiểm soát trong khi giữ cho tình trạng của dụng cụ và trục chính không đổi. Sử dụng phạm vi quy trình đã được nhà cung cấp xác nhận cho loại dao cắt và bo mạch cụ thể. Giá trị tham khảo trên internet không thể thay thế cho thử nghiệm mẫu.

Cấp liệu quá nhanh: Hiện tượng lệch hướng và đứt sợi

Tốc độ cấp phôi quá cao có thể làm quá tải máy cắt, đặc biệt là ở các góc, cung tròn nhỏ, vết cắt sâu hoặc các phần không được hỗ trợ của tấm vật liệu. Dao cắt có thể bị lệch, kéo sợi thủy tinh hoặc tạo ra vách bậc thang. Nếu máy dừng hoặc đổi hướng đột ngột, tải trọng phoi cục bộ có thể tăng lên ngay cả khi tốc độ cấp phôi được lập trình có vẻ hợp lý.

Hãy kiểm tra phần bị lỗi nặng nhất của đường cắt thay vì chỉ một đoạn thẳng dài. So sánh bề mặt đầu vào, góc và đầu ra. Nếu lỗi xuất hiện ở những đoạn có bán kính cong hẹp hoặc thay đổi hướng đột ngột, hãy xem xét lại việc làm mịn đường cắt, đường kính dao cắt và giá đỡ của đồ gá trước khi chỉ đơn giản là giảm tốc độ tiến dao trên toàn bộ chương trình.

Tốc độ trục chính, công suất và độ ổn định

Trục chính không duy trì được tốc độ đã định dưới tải trọng có thể dẫn đến việc cắt không đồng đều. Tốc độ quá cao với tải trọng phoi không đủ có thể gây ma sát và làm nóng nhựa. Tốc độ quá thấp so với lượng tiến dao đã chọn có thể làm quá tải dụng cụ. Tình trạng ổ trục, độ cân bằng và hệ thống làm mát cũng rất quan trọng vì độ rung được truyền trực tiếp đến thành phôi đã được phay.

Ghi lại cài đặt tốc độ trục chính đã được điều khiển và, nếu có, tốc độ thực tế hoặc lịch sử cảnh báo. Lắng nghe sự thay đổi âm thanh ở các góc và kiểm tra xem độ nhám có lặp lại ở một hướng cụ thể hay không. Không tăng tốc độ trục chính để che giấu dụng cụ bị mòn hoặc đồ gá bị lỏng. Cài đặt ổn định là cài đặt tạo ra cạnh đạt yêu cầu trên toàn bộ đường chạy dao và tuổi thọ dụng cụ dự kiến.

Nhiệt độ, tải trọng chip và sự thay đổi hướng có thể kết hợp lại để làm bong tróc nhựa và thủy tinh tại thành lỗ gia công.

Giá đỡ và tấm ốp

Ngay cả dụng cụ sắc bén cũng có thể tạo ra các cạnh bo mạch PCB thô ráp khi bo mạch di chuyển trong quá trình cắt. Các bo mạch mỏng, các mảng lớn, các mấu nối và các phần gần mép bo mạch đặc biệt nhạy cảm với giá đỡ. Rung động có thể trông giống như mài mòn dụng cụ vì cả hai đều tạo ra các vết lặp lại và các sợi bị vỡ.

Hỗ trợ gần đường cắt

Kiểm tra xem tấm mạch có được đỡ ở cả hai phía của đường đi mạch hay không và liệu giá đỡ có để lại một khoảng trống dài không được đỡ hay không. Bàn hút chân không, ghim, kẹp hoặc giá đỡ tùy chỉnh phải giữ cho tấm mạch phẳng mà không đè lên các linh kiện hoặc làm biến dạng bo mạch. Khả năng đỡ phải vẫn hiệu quả sau khi các bo mạch đầu tiên được tháo ra khỏi tấm mạch.

Độ lặp lại của dữ liệu và độ sạch của đồ gá

Bụi, vụn gỗ và chốt định vị bị hỏng có thể làm bong tróc một phần của tấm ván. Khi đó, dụng cụ sẽ cắt ở độ cao thay đổi và chất lượng cạnh sẽ khác nhau giữa các tấm ván. Vệ sinh đồ gá, kiểm tra các điểm tiếp xúc và xác minh rằng sơ đồ chuẩn khớp với gốc tọa độ của chương trình. Ghi lại các đồ gá đã được sử dụng khi so sánh các mẫu.

Vị trí kẹp và độ rung

Kẹp quá xa vị trí cắt sẽ cho phép chuyển động. Kẹp quá gần có thể truyền lực vào khu vực linh kiện nhạy cảm. Hãy kiểm tra các vết rung, độ lỏng của ốc vít và sự thay đổi âm thanh khi máy cắt đi qua mối nối giữa các tấm ván. Một thử nghiệm giữ chặt đơn giản có thể cho thấy liệu lỗi nằm ở tấm ván hay ở bộ gá.

Khi xem xét mua máy phay mạch in tự động, hãy yêu cầu nhà cung cấp trình bày phương pháp định vị, thay đổi đồ gá, giá đỡ bảng mạch, hút bụi và thu gom bảng mạch với bản vẽ bảng mạch thực tế của bạn. Tự động hóa không loại bỏ nhu cầu về một phương pháp kẹp phôi chắc chắn và có thể lặp lại.

Vật liệu, hướng và hiệu ứng chiết xuất

Các loại bo mạch FR-4, bo mạch có lớp nền nhôm, vật liệu dẻo và các vùng đồng hỗn hợp không được cắt theo cùng một cách. Hàm lượng nhựa, cấu trúc sợi thủy tinh, độ dày lớp đồng và độ dày bo mạch ảnh hưởng đến lực cắt và nhiệt lượng. Một quy trình hoạt động tốt trên một loại vật liệu nhiều lớp có thể tạo ra các khuyết tật ở cạnh PCB trên loại khác.

• Xác nhận vật liệu và cách bố trí trước khi phê duyệt chương trình sản xuất.
• Kiểm tra xem đồng có tập trung ở một phía của mặt cắt hay không.
• Xem xét lại hướng cắt leo và hướng cắt thông thường của dụng cụ và máy móc.
• Hãy đảm bảo đường chạy dao không bị vướng vào các vùng cấm của linh kiện và các mấu nối không được hỗ trợ.
• Sử dụng phương pháp hút phôi hiệu quả để tránh phôi vụn cắt lại vào cạnh hoặc làm ô nhiễm đồ gá.

Hút bụi là một phần quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng cạnh cắt. Ống dẫn bị tắc, bộ lọc đầy hoặc lực hút yếu có thể để lại vụn gỗ trong vết cắt. Những vụn gỗ này có thể bị kéo ngược vào rãnh và làm xước thành máy. Hãy kiểm tra lưu lượng khí, tình trạng bộ lọc, đường dẫn ống và hệ thống hút bụi trước khi kết luận rằng máy cắt bị lỗi.

Một quy trình khắc phục sự cố thực tế

Hãy sử dụng trình tự sau khi xuất hiện hiện tượng nhám bề mặt sau một quy trình đã được thực hiện thành công trước đó:

1. Xác nhận lỗi: chụp ảnh cạnh, xác định khu vực bị lỗi nặng nhất và ghi lại vật liệu cũng như phiên bản tấm.
2. Chỉ thay thế mũi cắt: lắp mũi cắt mới đã được phê duyệt, kiểm tra độ khít và chạy một đoạn cắt tham khảo ngắn.
3. Kiểm tra đường chạy dao chính: kiểm tra độ sạch của đầu kẹp, độ lệch tâm, độ nhô ra của dụng cụ, tiếng ồn ổ bi và độ ổn định tốc độ.
4. Kiểm tra điểm tựa: làm sạch giá đỡ, xác minh các mốc chuẩn, siết chặt các kẹp và giảm khoảng không được đỡ.
5. Xem lại cửa sổ quy trình: so sánh tốc độ cấp liệu, cài đặt trục chính, hướng đường chạy dao, hành vi ở góc và dữ liệu tuổi thọ dao.
6. Kiểm tra quá trình hút: kiểm tra luồng khí, lượng vật liệu trong bộ lọc và lượng vụn kim loại tại vị trí cắt.
7. Tiến hành kiểm tra mẫu chấp nhận: sử dụng các tấm mẫu đại diện và đo lường các lỗi ở rìa trước khi phát hành bản thay đổi.

Nếu việc thay dao cắt mới và làm sạch đồ gá không cải thiện được kết quả, hãy chuyển vấn đề lên cấp cao hơn để xem xét lại trục chính, kẹp phôi, trục quay hoặc chương trình. Nhà cung cấp cần có khả năng tái hiện triệu chứng trên một mẫu sản phẩm và chỉ ra quan sát nào hỗ trợ cho giải pháp khắc phục được đề xuất.

Cách xác định chất lượng cạnh định tuyến trong yêu cầu báo giá (RFQ)

Người mua thường nhận được những lời hứa mơ hồ vì yêu cầu báo giá (RFQ) không xác định rõ ràng các chi tiết cần thiết. Hãy bao gồm thông tin về bo mạch và quy trình cần thiết để thực hiện công việc:

Hãy yêu cầu mẫu đường dẫn phay trên tấm ván của bạn, đề xuất công cụ kèm theo điều kiện sử dụng, thời gian chu kỳ đo được và hình ảnh của bức tường đã được phay.

Bạn có thể tham khảo dòng máy khoan và phay mạch in PCB của Chikin khi cần các tính năng lập trình đường viền, đồ gá ổn định hoặc nền tảng kết hợp khoan và phay.

Để có lộ trình tạo mẫu nhỏ gọn, hãy so sánh với máy khoan và phay PCB CNC cỡ nhỏ và xác nhận phạm vi hoạt động thực tế với nhà cung cấp.

Yêu cầu báo giá dựa trên mẫu cần thể hiện đồng thời hình ảnh đồ gá, tình trạng dụng cụ, đường đi và kết quả ở mép.

Khi nào bạn nên cân nhắc sử dụng máy móc hoặc quy trình khác?

Hiện tượng nhám lặp đi lặp lại không phải lúc nào cũng được giải quyết bằng cách điều chỉnh thông số. Hãy xem xét nâng cấp máy phay hoặc phương pháp tách phôi khác khi hỗn hợp phôi thay đổi, biên dạng quá lớn so với khu vực làm việc hiện tại, trục chính không thể chịu được tải trọng yêu cầu hoặc việc gia công thủ công tạo ra sự biến đổi không thể chấp nhận được.

Máy phay lập trình được rất hữu ích để thay đổi đường viền, rãnh và các mấu được phay. Máy cắt chữ V có thể phù hợp hơn cho các đường cắt liên tục, trong khi máy đột lỗ có thể tạo ra các hình dạng ổn định với số lượng lớn. Máy cắt laser hoặc phương pháp tiếp xúc thấp khác cần được kiểm tra khi ứng suất cơ học là rủi ro chính. Quyết định nên dựa trên hình dạng của bo mạch và bằng chứng chất lượng, chứ không chỉ dựa vào nhãn máy.

Những điểm chính cần lưu ý để cải thiện chất lượng cạnh đường dẫn

• Hãy bắt đầu bằng việc mô tả lỗi và cung cấp bằng chứng mẫu.
• Kiểm tra dao cắt, đầu kẹp, độ lệch tâm và trục chính trước khi thay đổi một số cài đặt.
• Hãy điều chỉnh các điều kiện cấp liệu và trục chính sao cho phù hợp với chip ổn định, chứ không phải là một con số sao chép từ internet.
• Hãy đỡ tấm ván sát mép cắt và giữ cho các điểm chuẩn luôn chính xác và lặp lại.
• Kiểm soát chip, nhiệt độ, thay đổi hướng và sự biến đổi vật liệu.
• Xác định chất lượng cạnh trong yêu cầu báo giá và phê duyệt các thay đổi bằng các mẫu đại diện.

Bạn cần trợ giúp trong việc lựa chọn hoặc điều chỉnh quy trình định tuyến mạch in PCB?

Hãy gửi thông tin về vật liệu bo mạch, độ dày, kích thước tấm, đường viền định tuyến, bán kính tối thiểu, sản lượng mục tiêu, thông tin máy cắt hiện tại và ảnh chụp lỗi. Chikin sẽ xem xét phạm vi quy trình, phương pháp gá lắp, các vấn đề về dụng cụ và kế hoạch nghiệm thu mẫu trước khi đề xuất cấu hình máy hoặc biện pháp khắc phục.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao các cạnh mạch in PCB bị thô ráp lại xuất hiện sau khi thay đổi dụng cụ?

Công cụ mới có thể có hình dạng, đường kính, tình trạng rãnh, độ nhô ra hoặc vị trí lắp đặt khác nhau. Hãy xác nhận bản vẽ công cụ, kẹp giữ phôi, độ lệch tâm và phạm vi quy trình đã được kiểm định trước khi thay đổi cài đặt tốc độ tiến dao hoặc trục chính.

Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng gờ cạnh trên mạch in PCB chỉ xuất hiện ở một phía?

Các vết gờ một phía thường cho thấy hành vi cắt vào hoặc ra, hướng dụng cụ, giá đỡ tấm hoặc sự khác biệt về tình trạng của đồng và lớp phủ. Kiểm tra giá đỡ mặt dưới và so sánh hướng cắt tại vị trí lỗi.

Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng bong tróc cạnh mạch in PCB?

Kiểm soát nhiệt độ và lực cắt bằng cách sử dụng dao cắt đạt tiêu chuẩn, tải phoi ổn định, hệ thống hút phoi hiệu quả và giá đỡ tấm chắc chắn. Kiểm chứng kết quả trên vật liệu và độ dày thực tế vì phản ứng của vật liệu nhiều lớp có thể khác nhau.

Tốc độ trục chính cao hơn có luôn cải thiện chất lượng cạnh cắt của máy phay không?

Không. Tốc độ cao hơn có thể làm giảm hoặc tăng độ nhám tùy thuộc vào tốc độ tiến dao, hình dạng dao, vật liệu, độ lệch tâm và khả năng thoát phoi. Hãy sử dụng phương pháp thử nghiệm mẫu có kiểm soát và đánh giá toàn bộ cạnh dao, chứ không chỉ riêng âm thanh hoặc tốc độ.

Tôi nên đo những gì khi so sánh các khuyết tật ở cạnh mạch in PCB?

Ghi lại chiều cao hoặc sự hiện diện của bavia, chiều dài phần bị sứt mẻ, chiều dài phần bị tách lớp, các sợi lộ ra, sự đổi màu ở cạnh, độ lệch kích thước và vị trí trong đường chạy dao. Giữ nguyên phương pháp kính hiển vi hoặc máy ảnh cho mỗi lần so sánh.

Khi nào tôi nên yêu cầu nhà cung cấp kiểm tra máy cắt mạch in PCB của mình?

Hãy yêu cầu xem xét lại khi việc thay dao cắt mới và làm sạch đồ gá không khôi phục được độ nhám của cạnh, khi độ nhám bám theo hướng trục chính hoặc trục quay, hoặc khi máy hiện tại không đáp ứng được yêu cầu về hình dạng tấm, sản lượng hoặc thiết lập trích xuất.