PCBブログ - どのように回路板を切るか？

回路基板切断とは、回路基板の有効性を損なうことなく、合理的な回路に従って回路基板を2つまたはいくつかのピースに分割することを指します。PCBVカットは通常、PCB切断機を使用して行われます。

回路基板を切断する方法は？

1.リニアカット（Vカット）： これは最も一般的な切断方法です。切断工具またはVナイフを使用して、PCBボードのエッジまたは指定された切断線に沿って直線的な切断を行い、所望のサイズと形状を実現します。

2.フライス加工と切断： より精密な形状や穴位置が要求されるPCBボードには、CNCフライス盤を使用してフライス加工や切断を行うことが多い。設計書に従って、回転工具を使用してPCBボードから余分な材料を除去し、希望の形状とサイズを実現する。

3.ワイヤーカット： 複雑なPCB基板では、内部または複雑な曲線の切断が必要な場合がある。この場合、高速細線切断機を使用して、所定のパスに沿ってPCB基板を切断するワイヤーカット技術を使用することができます。ワイヤーカットは、高い精度と複雑さを達成することができます。

4. レーザー切断： レーザー切断は、高精度で複雑な形状の切断が可能な非接触切断技術である。レーザービームの熱エネルギーを利用して、PCBボード上の材料を蒸発または溶融させることにより、所望の形状を実現します。

Vカット切断方法

Vカットは、図面の要求に従って、回転切断工具を使用してプリント基板の特定の位置にあらかじめ切断された一連の分割線です。その目的は、Deパネル用のSMT回路基板のその後の組み立てを容易にすることです。

機械的切断

切断は、プリント回路基板の基本的な形状と輪郭を与えるための機械的処理の最初のステップです。この基本的な切断技術は、さまざまな基板に適用でき、特に厚さ2mmまでの基板に適しています。2mmより厚い基板に対応する場合、切断エッジが粗く不均一になる傾向があるため、この方法は通常使用されない。

ラミネートのカッティングは、手作業で行う方法と電気機械を使って行う方法があり、操作方法は異なるものの、両者にはいくつかの共通点がある。切断機は通常、図10-1に示すような調節可能な切断刃のセットを備えており、その形状は長方形で、底部の角度は約7°に調節でき、最大切断長さは1000mmである。2枚の刃の間の縦方向の角度を選択する場合、一般に1°から1.5°の間の角度が推奨されるが、エポキシガラス基板では最大4°まで調整できる。さらに、2枚のブレードの刃先間の隙間は0.25 mm以下が望ましい。

刃と刃の間の角度は、切断する材料の厚さに応じて適切に調整する必要がある。素材が厚くなればなるほど、必要な角度は大きくなります。切断角度が大きすぎたり、刃と刃の間隔が広すぎたりすると、紙基材を切断する際にシートにひびが入ることがあり、エポキシガラス基材の場合は、ある程度の曲げ強度があり、ひびが入りにくいとはいえ、変形が生じることがある。また、エポキシ系ガラス基板の場合、ある程度の曲げ強度はあり、クラックは発生しにくいものの、変形が発生する可能性がある。切断工程で基板のエッジをきれいに保つには、材料を30～100℃に加熱すればよい。

エッジをきれいにカットするためには、カット工程でシートが不必要にずれないように、スプリング機構でしっかりと押さえる必要がある。また、目視による誤差は0.3～0.5ミリの公差になるため、できるだけ小さくする必要があり、コーナーマーカーなどの補助器具を使用することで裁断精度を向上させることができる。

カッティングマシンは幅広いシートサイズに対応し、正確で再現性のあるカットサイズを提供できる。大型の裁断機では、1時間あたり数百キログラムの基材を扱うことができる。

Vカットを回路基板上に設計する必要があるのは、回路基板自体に一定の強度と硬度があるためだ。Vカット回路をあらかじめ設計しておくことで、作業者は元のパネルをスムーズに1枚の基板にカットできる。

まず、Vカットは直線しかカットできず、1回のカットで底までしかカットできない。つまり、Vカットは頭から尻尾まで一直線にしかカットできない。回転したり方向を変えたりすることはできないし、縫い線のように小さな部分を飛び越えることもできない。これは、Vカットの溝が上下2枚のディスクを持つ電動ノコギリで切断されるためで、プリント基板の切断には精密さ（ミリ単位）が要求されるため、半分だけ切断して工具を後退させるという操作はできない。

第二に、プリント基板の厚みが薄すぎる場合は、Vカット溝を作るのに適さない。一般的に、基板の厚さが1.0mm以下の場合、Vカット溝は元のPCBの構造強度を損なうため、Vカット溝を作ることは推奨されない。Vカット設計の基板に重い部品を載せると、基板が重力で曲がりやすくなり、SMT溶接作業には非常に不利になります（空熔接や短絡の原因になりやすい）。

また、プリント基板がリフロー炉の高温を通過する際、ガラス転移温度（Tg）を超える高温のため、基板自体が軟化し変形します。Vカットの位置や溝の深さが適切に設計されていないと、プリント基板の変形が激しくなり、二次リフロー工程に支障をきたします。

スタンプホールの接続

一般的にプリント基板はVカットされており、スタンプホールは不規則な基板や円形の基板がある場合にのみ使用される。基板（または空の基板）をスタンプホールで接続することで、基板を支え、バラバラにならないようにする。型が開いても崩れることはない。最も一般的な方法は、Wi-Fi、Bluetooth、コア基板モジュールなど、PCBに依存しないモジュールを作成するために使用し、PCB組み立て工程で別の基板に配置された独立部品として使用することです。

機械によるカットアウト

ラミネートのカッティングは、手動または電気機械装置の助けを借りて行うことができ、操作方法は異なるものの、どちらにもいくつかの共通点があります。カッターは通常、調整可能な切断刃のセットを備えており、その形状は長方形で、底部の角度は約7°に調整可能で、最大切断長さは1000mmである。2枚の刃の間の長手方向の角度を選択する場合、一般的には1°から1.5°の間の角度が推奨されるが、エポキシガラス基板では最大4°まで調整できる。さらに、2枚のブレードの刃先間の隙間は0.25mm以下にする必要がある。

ブレード間の角度は、切断する材料の厚さに応じて適切に調整する必要がある。材料が厚ければ厚いほど、必要な角度は大きくなる。切断角度が大きすぎたり、刃と刃の間隔が広すぎたりすると、紙基材を切断する際にシートにひびが入ることがあり、エポキシガラス基材の場合は、ある程度の曲げ強度があり、ひびが入りにくいとはいえ、変形が生じることがある。また、エポキシ系ガラス基板の場合、ある程度の曲げ強度があり、割れは発生しにくいものの、変形が発生する可能性がある。切断工程で基板エッジのきれいさを維持するため、30～100℃に加熱することができる。

エッジをきれいにカットするためには、カット中にシートが不必要にずれないよう、スプリング機構でしっかりと押さえる必要がある。また、目視による誤差は0.3～0.5ミリの公差につながるため、できるだけ小さくする必要があり、コーナーマーカーなどの補助器具を使用することで裁断精度を向上させることができる。

カッティングマシンは幅広いシートサイズに対応し、正確で再現性のあるカットサイズを提供できる。大型の切断機では、1時間に数百キログラムの基板を処理することができる。

回路基板の切断技術は多種多様であり、それぞれの方法にはそれぞれの応用場面があります。直線切断、フライス加工、ワイヤーカット、レーザー切断のいずれであっても、重要なのは、回路基板の正確な分割と機能的完全性を確保するために、適切なプロセスを選択することにあります。技術の進歩に伴い、回路基板の切断はより効率的かつ精密になり、電子機器製造業界の開発ニーズに応え続けるでしょう。