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嘉立创电路板制作过程全流程详解(一):MI、钻孔

作者:互联网

不懂生产的工程师,不是一名优秀的研发工程师...

作为一名PCB设计工程师,只有了解了PCB的生产过程,才能设计出一款好的PCB。那么,怎么就算一款好的PCB呢...

一款优秀的PCB,至少可以优化生产链上的三个关键环节,它们分别是...

1、不让PCB工厂的机器和员工犯难;

2、不让PCBA加工厂的机器和员工犯难;

3、不让本厂的测试工程师犯难。

为了达到这个目的,下面我们来一起学习一下PCB的整个加工过程...

文中涉及到的图片,来自 嘉立创江苏涟水生产基地实拍

由于整个生产过程特别复杂,如果在一篇文章中讲完所有工序,估计大家要看好几个小时,所以...

我会分多篇文章来给大家介绍,顺序会按照嘉立创小助手中的生产进度进行。这篇文章,我们先了解一下第1、2道工序:MI和钻孔。

第1道工序:MI

MI的全称是Manufacturing Instruction,百度翻译为“制造说明书”。

我们把PCB文件或者Gerber文件下单给嘉立创以后,嘉立创的MI人员会针对我们的PCB文件出一个制造说明书,以供后续工艺使用。不过...

这份MI文件,并不是针对我们一个客户的一张电路板做的,而是把多个客户的不同PCB文件拼成一个稍微大一点的电路板以后,针对这张大的电路板,统一做的MI文件...

具体这个大的电路板是多大的尺寸,我们稍后会在第2道工序“钻孔”工艺里面介绍。

在之后的所有工艺环节,都是按照这里制作好的MI文件进行生产的,可见,MI文件是非常重要的。MI文件,由嘉立创深圳总部的工程部来制作完成。

第2道工序:钻孔

钻孔这道工序,是电路板正式开始生产的首道工序。钻孔的目的,是把电路板上需要开孔的地方全部开孔,包括电气孔、机械孔、过孔。(不规则的机械槽孔不是在这个工序里面开,它是在第11道工序“锣边”完成)

钻孔的详细生产步骤,按照顺序分为: 开料销钉钻孔,接下来我们一一介绍。

开料

还没有开始生产之前,电路板的原材料如图1所示,我们一般把它叫做铜箔板。

图1

图1中的铜箔板的尺寸为49*82英寸。嘉立创采购的铜箔板,一般有两种尺寸,除了上图所示的49*82英寸,还有另外一种,是这个铜箔板的一半大小,即49*41英寸。

还记得我们在PCB下单的时候,有一个PCB厚度的选项吧?同理,铜箔板原材料,也是有各种厚度之分的,比如0.3mm、0.4mm、0.5mm...一直到2.0mm。

一般比较薄的会采购49*41英寸大小的,比较厚的会采购49*82英寸大小的。这个也不难理解,薄的铜箔板,越大的话,就会越容易弯曲变形,所以薄的就采购小一点的。

为了保证品质,嘉立创目前只从南亚和建滔这两家企业采购铜箔板。

这么大的一张铜箔板,想要对它进行加工处理,我想每一道工序都需要超级大的巨无霸机器才行吧。不过,还有另外一种办法,就是把它裁剪成几个小块。事实上,超级大的机器市场上也买不到,再有,为了适应自动化生产的要求,电路板的大小需要适应每一道工序中每一条生产线上的机器。

嘉立创结合自身工厂生产条件以及多年的生产经验,一般会把49*82英寸的铜箔板裁剪成6小块或者8小块,一般会把49*41英寸的铜箔板裁剪成4小块或者6小块。裁剪后的小板,尺寸分别是690*620mm、620*520mm、620*347mm三种。裁剪后的小板,就会正式的进入生产线上进行加工了。

刚才我们谈到的把大的铜箔板裁剪成小铜箔板的过程,工厂称为:开料。看到这里,你就知道工厂常说的开料是什么意思了。

嘉立创的开料机如图2所示,这是一条全自动的开料生产线。

图2

我们以49*82英寸的铜箔板被切割成690*620mm的过程来介绍一下开料的整个过程。在图2中履带的右边,大家可以看到一叠待切割的铜箔板。在履带的上边,大家可以看到一张铜箔板正要放到履带上。取板的工具是吸盘,因为铜箔板表面是光滑的。

在履带行进的过程中,会进行横竖两次切割。第一次切割,会把大的铜箔板平均切成3段,如图3所示,已经经过了一次切割,铜箔板已经被分成了3段,它还在线上继续行走。图3中的第一张板,已经走到了第二道切割机的下面,它会被一分为二。经过了第二次切割,一张大板就变成六张小板了。

图3

切割后的铜箔板,在铜箔板的边缘,是有毛刺的,可能会在后续的生产过程中,对生产人员和机器造成伤害,所以需要打磨一下。

开料线上,已经安装了自动打磨边缘的装置,如图4所示,我们可以看到一张铜箔板正在被机器自动旋转90度,旋转完成后,使用U形刀具打磨边缘。在接下来的行进过程中,一共需要3次旋转,最后,铜箔板的四周就都打磨完成了。

图4

打磨完成以后,会自动把铜箔板摞成整齐的一叠,如图5所示。

图5

刚才提到了,我们需要把大板裁剪成690*620mm、620*520mm、620*347mm这3种尺寸的小铜箔板,那到底需要哪种尺寸呢?这个其实是MI文件中的工艺表决定的。

负责开料的小伙伴,会先把工艺表打印出来,看着工艺表上的参数进行开料。如图6所示,是一个双层板的工艺表,在表格中,我们找到“工艺流程”序号1,对应的名称是“开料”,它的右边显示了板材类型要求是FR-4,板材厚度要求是1.5mm,开料尺寸要求是690*620mm。

图6

在这张表格中,大家找到“客编”,一共有两栏。为了保护大家隐私,我已经把这里的客编加了马赛克处理。这里的客编,就是大家在嘉立创系统中的客户编号,客编也会出现在自己做好的电路板上。

从客编这里可以看出,在这个690*620mm的铜箔板上,将会制作出8名客户的电路板。

这张表格,会跟随电路板一直走到发货环节,每一道工序,都要按照表中的要求来制作。

打销钉

开料完成后,就可以开始钻孔了吗?NO!在对它进行钻孔之前,还需要进行“打销钉”的步骤。

现在我们可以试想一下,我们把这么薄的一张铜箔板放到钻孔机台面上,给它打孔。当钻头穿过了铜箔,是不是就碰到钻孔机的台面了,这势必会造成钻孔机台面千疮百孔吧。那如果垫起来镂空怎么样?也不行,因为铜箔板太薄了,会产生弯曲。所以...

我们需要给铜箔板底下垫一层比较厚的纸板,这个纸板长什么样?大家在嘉立创做过钢网的话就应该见过,在你收到钢网快递的时候,钢网会被两层东西保护着,那两层东西就是纸板。在接下来的图片中也会看到纸板 。

为了提高生产效率,嘉立创会把几张铜箔板叠加在一起生产,具体是几张叠加在一起,需要看铜箔板的厚度,比如,1.5mm后的铜箔板,会把3张叠加在一起,最底下,再加一张刚才提到的纸板,把它们摞在一起。

在钻孔生产的时候,如果不把叠加在一起的3张铜箔板固定好,可能会产生移位、错位的问题,造成生产出来的电路板不能正常使用。为了解决这个问题,所以才会有刚才提到的“打销钉”的步骤。说到这里,大家也就明白打销钉的作用了。

如图7所示,嘉立创的一位小伙伴正在使用销钉机给铜箔板和纸板打销钉。

图7

如图8所示,是已经打好销钉的铜箔板和纸板。

图8

再给大家看一下细节,如图9所示。这个销钉,除了用来固定铜箔板不让它跑偏以外,还有一个作用,就是用来把铜箔板固定到钻孔机的台面上。

图9

钻孔

到这里,已经给大家介绍了“开料”和“打销钉”两个环节,接下来,就正式的进入“钻孔”环节了。

如图10所示,是嘉立创使用的大量钻孔机,注意,“大量”是一个品牌。

图10

如图11所示,是嘉立创使用的维嘉钻孔机。

图11

从图11中我们看到,在钻孔机的电脑显示器下方,有一张纸,这张纸就是我们刚才提到的工艺表。在工艺表上,有一个生产编号,大家可以去前面提到的工艺表中查看一下,把这个生产编号输入到钻孔机电脑中,就会调出对应的MI文件中的钻孔参数文件,有了这个钻孔参数文件,钻孔机就知道在铜箔板上的哪些位置钻孔了。

钻孔机开始运行之前,需要把打好销钉的铜箔板和纸板固定在台面上,其中,纸板是在最下面。放好之后,还会在最上面放一层铝片。铝片的作用有两个,一个是起到缓冲钻头的作用,让铜箔板的孔更加的平整,另外一个是起到散热的作用,让钻头不至于过热。

前面提到过,钻孔这道工序,会把电路板上所有需要开孔的地方钻孔。在我们设计的电路板上,会有很多直径不同的孔,所以,钻孔机上,也会准备很多种不同孔径的钻刀。如图12所示,是正在工作的钻孔机,我们可以在工作台的前面看到很多的钻刀整齐的摆放在那里。

图12

这些钻刀的孔径,有0.2mm、0.25mm、0.3mm...,大家可以注意到,钻刀的孔径是以0.05mm的间隔递增的。每一个硬件工程师的设计习惯都不一样,每一种产品的设计需求也不一样,这就造成了一张铜箔板上,需要有多种不同孔径的钻刀参与。

每一个钻刀,在钻了若干个孔以后,就需要重新打磨维护了,否则精度就会差。具体钻多少次就需要维护,不同孔径的钻刀,次数不一样。孔径越大的刀,打孔的次数越少。例如,0.3mm的钻刀,给双面板打3000个孔就需要打磨维护;3mm的钻刀,给双面板打800个孔就需要打磨维护了。

在摆放钻刀的旁边,有一个镭射检测器,大家可以在图12中看到它。在机器取上某个钻刀后,会自动在这里检测刀具是否符合要求,确定没有问题,就会开始给电路板钻孔了。把本张板子上的所有这个孔径的孔钻好,就会更换下一个钻刀了。嘉立创有一个专门的车间负责钻头的打磨维护。

钻孔全部完成之后,机器自动上报给服务器,表示钻孔工序完成,此时,我们如果在嘉立创下单助手中查看自己的电路板生产进度,就会看到“钻孔”后面已打对勾。

完成了钻孔这道工序,板子就会送往下一道工序:沉铜!

标签:铜箔,钻孔,MI,电路板,嘉立,钻孔机,开料
来源: https://blog.csdn.net/lyndon_li/article/details/116356686