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<font dir="auto" style="vertical-align: inherit;"><font dir="auto" style="vertical-align: inherit;">PCBアウトラインミリングバリの原因と対策

2023-08-03記者: SprintPCB

急速に進歩する現代技術の時代において、私たちは様々なインテリジェントデバイスと切っても切れない関係にあります。そして、これらのインテリジェントデバイスの中核を成すのがプリント基板です。電子機器の基盤であるプリント基板は、様々な電子部品を接続・支持し、それらの連携動作を可能にする役割を担っています。しかし、プリント基板の製造・組立工程においては、「外形加工時のバリ」という、一見些細なリスクに見えても、潜在的に重大なリスクが潜んでいます。バリ小さなバリがどのような影響を与えるのか、疑問に思われるかもしれません。この目立たない謎を解き明かしてみましょう。あるシナリオを想像してみてください。ある有名な電子機器メーカーが、市場で大きな話題を呼ぶであろう、既に多大なリソースと時間を投入した待望のスマートフォンを開発しています。しかし、最終組立・試験の段階で、困難な問題に直面します。スマートフォンのバッテリーコネクタが適切に嵌合せず、バッテリー接続がうまく機能しないのです。驚くべきことに、この問題の根本原因は、加工されたプリント基板のバリであることが判明しました。バリのあるスマートフォンバリ問題は、企業に製品リリースの遅延という厄介な状況をもたらしているだけでなく、迅速な対処を怠れば市場競争力の喪失、ひいてはブランドイメージの毀損につながる可能性があります。この事例は、表面フライス加工バリが電子製品製造において引き起こす連鎖反応を如実に示しています。では、PCBエッジバリとは何でしょうか?どのように発生するのでしょうか?一般のユーザーには馴染みのない用語かもしれませんが、その本質を深く掘り下げていくと、より多くのリスクが潜んでいることがわかります。それでは、PCBエッジバリの謎を探り、その原因を理解し、電子製品の安定性と性能を確保するための対策を講じる方法を学びましょう。

アウトラインミリングにおける PCB バリとは何ですか?

アウトラインミリングにおけるPCBバリとは、製造工程、特にミリング工程において、PCBのエッジまたは表面に発生する可能性のある小さな突起や鋭利な先端を指します。これらのバリは通常、切断、トリミング、またはドリル加工工程で生じた残留物、あるいは製造工程における不均一性によって発生します。バリは、銅、スズ、ガラス繊維などの金属または非金属の破片で構成され、PCBのエッジまたは表面に付着することがあります。

PCBアウトラインミリングにおけるバリの原因

材料の選択

材料の硬度と特性はバリの発生に大きな影響を与えます。より硬い材料や不均一な材料を選択すると、製造工程でバリが発生しやすくなる可能性があります。PCB製造で一般的に使用される材料には、FR-4(ガラス繊維強化エポキシ樹脂)や金属基板などがあります。中でも、FR-4はガラス繊維含有量が多いため、加工中にバリが発生しやすくなる可能性があります。

製造プロセス

切削、穴あけ、フライス加工などの加工工程において、バリは最も発生しやすい問題です。加工方法によってバリの程度は異なります。切削工具の切れ味や切削加工時の加工速度もバリの発生に影響を及ぼします。工具の摩耗が激しい場合や加工速度が速すぎる場合、バリが発生しやすくなります。穴あけ加工においては、不適切な工具の使用、切削パラメータの適正化、あるいは穴あけ速度の速さがバリの発生原因となることもあります。フライス加工においては、フライスカッターの設計、切削深さ、送り速度などがバリの発生に影響を及ぼします。

設備およびプロセス制御

加工装置の性能と精度もバリの発生に影響を与えます。高精度の加工装置はバリの問題を最小限に抑えることができます。バリの発生を管理するには、プロセス制御も不可欠です。効果的なプロセス制御は、製造工程におけるバリの発生を低減します。

PCB設計

PCBのレイアウトもバリの問題に影響を与える可能性があります。無理な設計は、特定の領域に不均一な応力がかかり、バリの発生につながる可能性があります。バリが発生しやすい領域に対処するには、フィレットの追加、材料分布の最適化など、設計を最適化する対策を講じることができます。

清掃とメンテナンス

上記の要因に加えて、設備の清潔さとメンテナンスもバリの発生に影響を与えます。材料残留物の蓄積や、設備や切削工具の過度の摩耗は、バリの増加につながる可能性があります。

原材料の品質管理

高品質の原材料を選択することで、バリの問題を軽減できます。原材料サプライヤーの品質管理を実施し、関連規格への適合性を確保することは非常に重要です。

PCBエッジバリの影響

コネクタの挿入が難しい

PCBエッジのバリは、コネクタの挿入や取り外しに支障をきたす可能性があります。この不便さにより、ユーザーはデバイスの接続や交換に余分な力を加えたり、工具を使用したりする必要が生じ、製品の使用が複雑化する可能性があります。

電気系統の問題

バリは配線間のショートやオープンを引き起こし、PCB全体の性能に影響を与える可能性があります。その結果、製品の誤動作、機能障害、さらには他のコンポーネントの損傷につながる可能性があります。

信号干渉

PCBの外部フライス加工バリは、特に高周波・高速信号伝送時に信号干渉を引き起こす可能性があります。その結果、信号品質が低下し、データ伝送エラーや通信中断につながる可能性があります。

PCBの安定性の低下

バリは、特に振動や揺動のある環境では、PCBの安定性と耐久性を低下させる可能性があります。長期間の使用や過酷な環境への曝露は、回路基板の緩みや損傷につながる可能性があります。

熱問題

バリは、特定の回路基板において効率的な放熱を阻害し、局所的な温度上昇を引き起こす可能性があります。温度上昇は電子部品を損傷したり、寿命を縮めたりする可能性があります。

外観と品質

表面のミリングバリは PCB の美観と全体的な品質を損なう可能性があり、製品の外観と市場競争力に影響を及ぼす可能性があります。

安全上の危険

バリは、特にユーザーが露出したバリに触れた場合、感電の危険を引き起こす可能性があります。これは、家電製品や医療機器など、高い安全性が求められる製品にとって、潜在的な安全上のリスクとなります。

生産コストの増加

PCB外形のバリは、製造工程の複雑さと不良率を高めます。バリ処理には追加工程が必要となり、製造コストと時間の増加につながります。PCB外形のバリは、PCB製品の性能と信頼性に影響を与える可能性があるため、無視できない重大な懸念事項です。この記事では、バリがコネクタの挿入困難、電気系統の問題、さらには深刻な場合にはショートを引き起こし、電子機器全体に悪影響を及ぼす可能性があることを説明します。したがって、PCBの製造および組み立て工程におけるバリの問題には十分な注意を払う必要があります。

バリ発生の防止と対処

ミリング加工されたPCBの外形にバリが形成されると、PCBと製品全体の性能に重大な影響を与える可能性があります。そのため、予防措置を講じ、迅速に問題に対処することが重要です。

材料の選択

表面が滑らかで明らかな欠陥がないように、高品質の PCB 基板材料を選択してください。プレミアム材料はバリ発生の可能性を減らすのに役立ちます。以下は、一般的な高品質の PCB 基板材料です。 FR-4(ガラス繊維強化エポキシ): FR-4 は、最も一般的で広く使用されている PCB 基板材料です。優れた絶縁性能、機械的強度、熱安定性を備えているため、ほとんどの一般的な電子製品に適しています。FR-4材料FR-4 High TG(高ガラス転移温度 FR-4):これは FR-4 のアップグレード版で、ガラス転移温度(TG)が高く、高温環境でより優れた性能を維持できます。自動車用電子機器、産業用制御などの高温用途に適しています。FR-4高TG材料FR-4 プリプレグ:この材料は製造プロセス中に部分的に硬化し、ある程度の柔軟性を維持するため、曲げたり折り畳んだりする必要があるフレキシブル PCBに適しています。メタルコア PCB(メタルコア プリント回路基板):メタルコア PCB は、アルミニウムや銅などの金属を基板として使用します。熱伝導性と放熱性に優れているため、高出力電子機器やLEDライトなどに適しています。mcpcb-材料セラミック基板:セラミック基板は、高周波特性と耐高温性に優れています。RF回路、アンテナ、マイクロ波機器などの分野で広く使用されています。セラミック基板材料PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)基板: PTFE基板は誘電特性と耐薬品性に​​優れているため、高周波・高速デジタル回路に適しています。ロジャース材:ロジャース材は、誘電性能に優れ、損失が少ない特殊な高周波基板材料の一種で、高周波RF回路やマイクロストリップ用途で広く使用されています。ロジャース-PCB-材料モリブデン基板:モリブデン基板は、航空宇宙電子機器や高出力増幅器などの特殊な高温・高出力用途で優れた性能を発揮します。サファイア基板:サファイア基板は、PCB業界で使用される希少な先進材料で、優れた光学特性と優れた熱伝導性を特徴としています。高出力レーザーや光電子デバイスによく使用されます。

処理パラメータの最適化

PCB 製造プロセスでは、切断速度、ツールの選択、切断角度などの処理パラメータを合理的に最適化することで、バリ発生の可能性を大幅に低減できます。

掘削とフライス加工のプロセス

適切なドリル加工とフライス加工工程を選択することで、正確な穴径と表面の滑らかさを確保できます。また、高品質の加工設備と工程を使用することで、バリを効果的に低減できます。

制御された環境条件

PCB 製造プロセス中は、バリの原因となる静電放電などの要因を回避するために、適切な環境温度と湿度を維持することが重要です。

エッジリソグラフィーと研磨

PCB ボードのエッジ リソグラフィーまたは研磨により、バリや鋭いエッジが除去され、ボード エッジの品質が向上します。

PCB外形のバリ取り

検査と識別

PCB の製造または組み立てプロセス中に、回路基板の表面とエッジをすぐに検査して、バリの問題を特定します。

手作業によるバリ取り

小さく目立つバリの場合は、目の細かいサンドペーパー、サンドクロス、または小さなナイフなどを用いて手作業でバリを優しく取り除くことができます。PCBを損傷しないよう、過度の力を加えないように注意してください。

空気圧バリ取りツール

広い領域やより深刻なバリの問題がある場合は、空気圧サンドガンなどの空気圧バリ取りツールを使用すると、より高速かつ効率的に処理できます。

化学処理

場合によっては、化学処理方法を採用して、化学薬品または溶液を使用してバリを溶解または軟化させ、その後、ジェット噴射または洗浄によってバリを除去することができます。

エッジング技術

一部のPCB メーカーは、特殊な材料やコーティングを使用してボードのエッジを覆い、バリの発生を防ぐエッジング技術を採用しています。

研削と研磨

バリの問題が深刻な場合は、機械研削または化学機械研磨法を用いて、PCBの滑らかで平坦な表面を実現できます。バリを処理する際には、PCBを損傷しないように細心の注意を払うことが重要です。PCBを大量生産する場合は、製造工程中にバリの発生を抑えるための予防措置を講じることをお勧めします。そうすることで、その後の取り扱いをより効率的に行うことができます。PCBのフライス加工におけるバリの問題への対処は、電子製品の性能と信頼性に直接影響を与えるため、PCBの製造および組み立て工程において極めて重要な側面です。バリの発生を防ぎ、迅速に対処することで、PCBの品質を向上させ、製品が市場における競争力を維持し、ユーザーのニーズと期待に応えることが可能になります。
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