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V-Cut是什么?为何PCB上面要有V-Cut?

发布时间 :2016-12-22 16:18 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA部
所谓【V-cut】是印刷电路板(PCB)厂商依据客户的图纸要求,事先在PCB的特定位置用转盘刀具切割好的一条条分割线,其目的是为了方便后续SMT电路板组装完成后的「分板(De-panel)」之用,因为其切割后的外型看起来就像个英文的【V】字型,因此得名。
之所以需要在电路板上设计出V-Cut,是因为电路板(PCB)本身具有一定的强度与硬度,如果你想纯粹用手来扳开或掰断PCB是不太可能的事,就算你是大力士可以扳断,最后也会将电路板上面的零件弄坏掉,因此需要有这类事先预先切割好的V-Cut线路来方便作业员顺利将原先的拼板裁切成为单板,这就是【分板(De-panel)】。
所谓【V-cut】是印刷电路板(PCB)厂商依据客户的图纸要求,事先在PCB的特定位置用转盘刀具切割好的一条条分割线,其目的是为了方便后续SMT电路板组装完成后的「分板(De-panel)」之用,因为其切割后的外型看起来就像个英文的【V】字型,因此得名。
因为一般电路裸板的生产都会先做拼板(panelization)与加板边(break-away)的作业,所以当电路板打(贴)上所有零件并完成组装后,当然就要在进行「分板」作业,才能将板子安装到机器中,因为通常整机产品不会安装两片以上相同的组装板(PCBA),至于为什么电路板要先做拼板(panelization)与加板边的作业,就留待后面的文章再继续解说吧!
设计【V-cut】的目的与V-Cut分板的作业
就如同前面篇幅说过,设计【V-cut】的主要目的在帮助电路板组装后方便作业员分板(De-panel)之用,PCBA分板的时候一般会利用【V-Cut分板机(Scoring machine)】(如左图),把PCB事先切割好的V型沟槽对淮Scoring的圆形刀片,然后用力的推过去,有些机器会有自动送板的设计,只要一个按钮,刀片就会自动移动并划过电路板V-Cut的位置把板子切断,刀片的高度可以上下调整以符合不同V-Cut的厚度。(注:PCBA分板除了使用V-Cut的Scoring之外,还有其他的方法,如Routing、邮票孔…等方式。)
虽然PCB上面的V-Cut也可以使用手动的方式来折断或掰断V-Cut的位置,但深圳宏力捷强烈建议不要使用手动的方式折断或掰断V-Cut,因为手动的时候会因为施力点的关系对PCB造成弯曲,这非常容易造成PCBA上面的电子零件破裂(crack, micro-crack),尤其是电容类零件,进而降低产品的良率与信赖性,有些问题甚至要使用一段时间后才会渐渐显现出来。
参考文章: 
电路板去板边—V-Cut 分板机 
 
V-Cut设计及使用上的限制
V-Cut虽然可以方便我们轻易的将板子分开并去掉板边,但V-Cut可是有设计及使用上的限制。
首先,V-Cut只能切直线,而且一刀到底,也就是说V-Cut只能切割成一条线直直的从头切到尾,它无法转弯改变方向,也不能像裁缝线一样切一小段后跳掉一小段。
这是因为V-Cut的凹槽是使用上下两片圆盘的电锯所切出来的,有看过木工师傅裁切木头吧,意思大概就是那样,因为PCB的裁切都要很精淮(毫米计算),所以无法做到只切一半就退刀的作业,其实也不是做不到,而是没有必要大费周章这么做,我们只要放弃V-Cut分板的制程,改用Routing去板机来裁切板子就可以达成了。所以一般如果是比较複杂的切断路径,就会改用Routing机来分板。
其次,PCB厚度太薄也不适合做V-Cut凹槽,一般如果厚度在1.0mm以下的板子,深圳宏力捷就不建议做V-Cut了,这是因为V-Cut凹槽会破坏原本PCB的结构强度,当有设计V-Cut的板子上面放置有比较重的零件时,会因为重力的关系而使得板子变得容易弯曲,这非常不利SMT的焊接作业(容易造成空焊或短路)。
另外,PCB在行经回焊炉的高温时,板子本身就会因为高温超过玻璃转移温度(Tg)而软化变形,如果V-Cut位置及凹槽深度设计得不好,会使得PCB变形更会严重,不利二次回焊制程。
V-Cut是什么?为何PCB上面要有V-Cut?
V-Cut的残留厚度设计与建议
一般来说,我们在定义V-Cut的凹槽尺寸时都只会定义其残留厚度(Remained thickness),也就是在V-Cut凹槽两个倒V口中间剩下的板厚,因为这个厚度决定了板子是否容易被折断与变形的严重度。
最普遍的V-Cut残留厚度建议为板子厚度的1/3,但是最小不建议小于0.35mm,再薄就容易发生板子于制程中有提前断裂的风险。V-Cut最厚不建议大于0.8mm,再厚的话V-Cut切割机(Scoring)可能无法一次就完全将其切断,而且也会增加V-Cut切割机刀片的损坏程度,降低其使用寿命。
V-Cut的角度定义
最后是V-Cut的V字形夹角角度定义,一般来说V-Cut有30°、45°、60°三种角度可以定义,最常用的为45°
V-Cut的角度越大,表示板子边缘被V-Cut吃掉的板材就越多,相对的PCB上的线路就必须更往内缩,以避免被V-Cut切割到,或是裁切V-Cut的时候受损。
V-Cut的角度越小,理论上越有利PCB的空间设计,可是却不利PCB板厂的V-Cut锯片寿命,因为越小的V-Cut角度,就意味著电锯的刀头就要越细薄,也就越容易磨损与折断其刀片。另外,板子的厚度越厚时,因为必须切割得比较深,所以一般V-Cut的角度就得越大,如果是1.6mm以上的板厚时,板厂通常都不愿意接受30°角的V-Cut角度,除非你够大咖,否则就改用Router切割设计吧。
既然Router切割几乎可以解决所有V-Cut切割所带来的不利因素,那为什么还要设计V-Cut?因为价钱不一样啊!这个世界就是这样,绝对没有便宜又好用的东西,要有的话就称霸了,也就不会有其他选择了,不是吗!
参考文章:电路板去板边—Router 切割机


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