Jak zoptymalizować obróbkę mechaniczną obwodów drukowanych? - część 1

Końcowym etapem produkcji obwodów drukowanych jest obróbka mechaniczna.

W procesie frezowania lub rylcowania zyskują one swój finalny kształtu. Niewłaściwie zaprojektowana obróbka mechaniczna może zdecydowanie zwiększyć koszt produkcji oraz wydłużyć czas oczekiwania na dostawę ostatecznego produktu, szczególnie w przypadku zamówień obejmujących produkcję wielkoseryjną.

W pierwszej części niniejszego artykułu przedstawimy szczegółowe informacje na temat:

- obróbki mechanicznej płyt drukowanych przy wykorzystaniu frezowania oraz rylcowania,

- parametrów, które charakterystyczne są dla obu metod.

Rodzaje obróbki mechanicznej

Najczęstszymi metodami obróbki mechanicznej obwodów drukowanych, stosowanymi także w TS PCB, jest rylcowanie oraz frezowanie. Procesy te wykonywane są na numerycznych obrabiarkach CNC.

Rylcowanie krawędzi obwodów polega na nacinaniu laminatu szybkoobrotowymi nożami tarczowymi, w wyniku czego powstaje rysa umożliwiająca wyłamanie płytek z formatu produkcyjnego lub panelu do montażu automatycznego (Fot. 1). Mimo wielu ograniczeń, to wciąż najtańszy sposób umożliwiający kształtowanie obrysu obwodu.

Jednym z podstawowych limitów procesu jest kształt płytki, rylcowanie bowiem może być stosowane wyłącznie w przypadku płytek o kształcie prostokątnym, ponieważ noże rylcarki poruszają się tylko w kierunkach poziomym i pionowym. Oznacza to, że w obróbce takiej nie można zastosować płytek np. okrągłych, muszą mieć one bowiem wyłącznie proste krawędzie. Ponadto, nie można rylcować obwodów na laminatach cienkich, tj. takich o grubości poniżej 0,5 mm. Z kolei dla laminatów o grubościach 2,4 mm i grubszych, ręczna separacja obwodów może być kłopotliwa z uwagi na konieczność zastosowania dużej siły.

Zasadniczymi wadami rylcowania są: słaba jakość krawędzi, które w przekroju poprzecznym nie są prostokątne oraz stosunkowo duża tolerancja wymiarowa obwodów, która w najlepszym przypadku wynosi ±0,1 mm. W porównaniu do frezowania, przekłada się ona na szerszy rozrzut wymiarów końcowych obwodów rylcowanych.

Wielu jego wad i ograniczeń pozbawione jest za kolei frezowanie, podczas którego końcowy kształt obwodów formowany jest za pomocą narzędzia (frezu) obracającego się wokół własnej osi oraz poruszającego się ruchem posuwistym (Fot. 2). Frezy posiadają okrągły przekrój, a ich średnica zawiera się najczęściej w przedziale od 0,6 mm do 2,4 mm.

Frezować można niemal każdy kształt płytek: okrągłe lub zawierające wcięcia na krawędzi. W procesie dopuszczalna jest także szeroka gama grubości laminatów.

Jedynym jego ograniczeniem są zaokrąglenia kątów wewnętrznych wycięć, wynikające ze średnicy zastosowanego narzędzia. Frezowanie pozwala uzyskać bardzo dobrej jakości krawędzie obwodu, a także charakteryzuje się  niemal dwukrotnie węższą tolerancją wymiarową (w porównaniu do ryclowania) na poziomie ±0,05 mm. Uzyskanie wysokiej dokładności obróbki jest możliwe dzięki zastosowaniu mechanizmu bazowania frezarki CNC na otworowaniu lub mozaikach obwodów w celu skompensowania rzeczywistego ich rozmieszczenia.

Fot. 1. Format produkcyjny zamocowany w rylcarce CNC.

Fot. 2. Obróbka mechaniczna na frezarce CNC.