目前电子产品正在快速地向着体积小型化、功能多样化、元器件精密化的方向发展。电子产品的小型化使得PCBA更加复杂和高集成化,这也意味着我们需要用到耐热性以及机械强度高的板材,FR-4基板就成了当前主流的板材。与此同时,由于电子产品的微小型化,要求印制板双面多层和层间高密度互连,使得板材单位面积上的元器件数量大幅增加,板边空隙变得更小。这就为PCBA的分板工艺提出了更高的要求,需要适应各种异形板的分割,还需要尽量减少分板时产生的应力作用,所以铣刀式分板机的大量应用就显得尤为重要了,本文就详细介绍如何设定合适的分板工艺参数来更快更好地达成我们的分板需求。
关键词:铣刀式分板机;PCBA;FR-4基板
1.1铣刀转速及进给量计算公式
(1)铣刀主轴转速计算公式
N:主轴转速(rpm);V:切削速度(m/min);π :圆周率(3.1416);N:主轴转速(rpm)
(2)铣刀进给量计算公式
F:每分钟进给量(mm/min)
Z:立铣刀刃数;D:刀具直径(mm)
由上面两个公式可得:
找到适当的每刃进给量和切削速度就能使切割效果变得更好。当前分板机可以改变的工艺参数为刀具直径、分板速度(每秒进给量)、转速,若要保持良好的分板效果,我们可以根据以下公式调整这三个工艺参数。
(a为常量)
1.2行业现有工艺参数参照表
参考上述表格,使用板厚度为1.6mm的FR-4基板,刀径1.6mm,分板速度为30mm/s,转速应设定为32000rpm
测试使用各直径的刀具在不同切割速度下,分割相同材质和厚度的FR-4基板时的最佳转速,由此确定公式中的常数a的值。
使用刀径为1.6mm的硬质合金刀
1. 板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为30mm/s
结论:分割效果最好时的主轴转速为42000rpm,由实际切割效果计算出公式中的常数a
2.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为20mm/s
将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为35000rpm
3.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为10mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为24000rpm
使用刀径为1.2mm的硬质合金刀
1.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为30mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为48000rpm
2.板材为1.6mm厚FR-4基板,分板速度为20mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为40000rpm(分割效果相同时选择主轴转速较低的结果)
3.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为10mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为28000rpm
使用刀径为1.8mm的硬质合金
1.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为30mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为40000rpm
2.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为20mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为34000rpm
3.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为10mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为24000rpm(分割效果相同时选择主轴转速较低的结果)
使用刀径为2.0mm的硬质合金刀
1.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为30mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为39000rpm
2.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为20mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为32000rpm
3.板厚度为1.6mm的FR-4基板,分板速度为10mm/s,将a=2220代入公式,得出理论转速为:
结论:分割效果最好时的主轴转速为22000rpm
常数a的变化曲线如下图
由上图可见a的值在一定范围内波动,我们取a的最靠近中间数的众数2242作为最终代入公式的值。
1.使用高精度铣刀式分板机分割FR-4基板时的最佳转速满足公式:
N:主轴转速(rpm),π :圆周率(3.1416),D:刀具直径(mm) ,F :每分钟进给量(mm/min)
(由于制版工艺的不同,以及机器特性的轻微差别,实际设定的工艺参数需要进行微调)
高精度铣刀式分板机的常用板厚及刀具的转速参照表如下:
2.该公式对其它铣刀式分板机的参考意义
分板设备多种多样,能达到高密度组装板分板工艺要求的却屈指可数;如手持式便携产品组装板外形精巧结构致密,能满足其高精度低应力分板的设备更少。铣刀分板机就能够完全胜任该工作,使用铣刀分板机时的分板工艺参数设置就显得尤为重要。
当铣刀分板机使用相同材质刀具时,可以套用上方的公式,找出固定常数a的值,那么该机器分板工艺参数的设定就变得简单了。
综上所述,铣刀分板机在其使用合理的参数时,就能达到快速、高效、切割精度高的效果,所以这也是为什么行业中普片都在使用该机器的原因了,我们瑞盛推出的RS-500离线式视觉分板机和RS-620在线式视觉分板机,也都是由于其快速、高效、切割精度高等原因被很多企业所采用,同时也助力企业提高生产效率、降低生产成本做出了自己的努力。
RS-500
RS-620