分板不良先分源頭:毛邊查刀具壽命、殘屑查刀片與清潔、板邊破損先看是不是集中在支撐條附近(多半要改拼板設計)、偏移查基準標記、尺寸錯查委外交代方式。分板造成的板彎應力可以用應變規量,IPC/JEDEC-9704A 把「印刷板分板」列為要量測的製程之一[3];允收看 IPC-A-610J 第 10.2.8 節「層壓板狀況—分板」[1]。
分板是 SMT 後段的最後幾站之一,板子已經裝滿零件,這時候出問題,損失的是整片成品。分板或切割後的不良,看起來都是「切壞了」,源頭卻可能在刀具、清潔、治具、拼板設計,甚至是交代尺寸的方式。下面五個例子,各對應一種源頭。
一、毛邊:先查刀具(鑽頭)壽命
有一批分板後板邊留有毛邊,分選後挑出一千多件。挑出的不良集中在幾個批次,每批都註明了「有裁切異常、已磨板邊」或「待磨」。初步判斷的可能原因是分板鑽頭的壽命,工程要重新研究鑽頭該用多久換。
這個例子的漏洞是:鑽頭多久換新,事前沒有寫下來,出了問題才回頭研究。分板鑽頭、銑刀和切割刀片都是消耗品,換刀週期要先訂好(依切割長度或片數),並在換刀後做首件。
問:分板後有毛邊是什麼原因?
答:常見原因是鑽頭或銑刀磨耗、轉速與進給不合、板材本身容易起毛。先查刀具用了多久,再查參數;換刀週期要事先訂好,不要等出問題才換。
二、殘屑沾黏:刀片變鈍,銅黏在刀上
另一個例子是切割後連續多批出現殘屑沾黏。查下去,原因有三點:
切割產生高熱,銅會黏在刀片上;切一段時間後刀片變鈍,要磨刀把銅移除。
基板上下兩面都有電鍍導線,切割時上下層的銅屑擠在一起。
銅屑帶靜電,吸附在板上,沒有被帶走。
改法是換用鑽石磨料較粗的切割刀,並把磨刀時間點訂為每切 3,000 刀一次,持續觀察;設計端也修改基板在切割道上的導線佈局。
問:切割刀多久要換或磨?
答:依刀片、材料與切割長度訂,常見做法是用刀數或切割長度計次(例:每 3,000 刀磨一次),並在磨刀或換刀後做首件。發現殘屑沾黏增加時,先縮短週期驗證。
三、銅粉與刮傷:清潔、治具與保養沒寫清楚
分板站的稽核常抓到同一類問題:切割台上殘留銅粉,有造成短路的可能;但清潔用什麼、怎麼清、多久清一次都沒有規定。同時:
分板作業沒有作業標準,也沒有訓練與人員認證。
保養點檢沒有寫清楚項目與頻率,例如導引位置、螺絲位置、刀輪壽命。
導引的位置可能碰到背面零件;分板時也有晶片損傷、金手指刮傷的風險。
改法是訂清潔標準(用品、方法、頻率)、補訓練與認證名單、補保養點檢項目,並重做治具。點檢與作業步驟要配圖,圖要大到看得清楚每一步,貼在現場。
問:分板後的銅粉會造成短路嗎?
答:有可能。導電的銅粉落在細間距零件或接點之間,就有短路風險。分板站要訂清潔方法與頻率,分板後用吸塵、黏塵或離子風吹淨,再做外觀檢查。
四、板邊損傷:有時要改的是拼板設計
一個客戶端回報兩件事:分板後板邊損傷,以及懷疑側壁錫量不足。研究的結論分兩邊:
板邊損傷:比對原設計與建議設計,原本在角邊的支撐條容易造成模組破損與龜裂;建議取消短邊的支撐條、把分板槽加深,並且分板後不要再對板邊做切、折或施力的動作。
側壁錫量:這是一般電子產品,外觀標準的第 1 級對側壁錫只要求「明顯可見」,沒有量化;第 2、3 級才有比例要求。建議與客戶重新對齊規格要求。
這個例子說明,分板損傷不一定能靠製程解決;支撐條擺在哪裡、V-cut 留多深,在拼板設計時就決定了大半。
V-cut 留多深可以先參考板廠的設計規範:以 JLCPCB 公開的 V-cut 規範為例,上下各切一刀、每邊 25°,中間留下約板厚 1/3 的連接;銅箔、線路、焊墊離 V-cut 中心線至少 0.4 mm,建議 1.0 mm,高的或怕應力的零件建議 2.0 mm 以上[5]。實際數值以合作板廠的規範為準。
分板時板子彎多少,可以量。IPC/JEDEC-9704A(2012)是印刷電路組件的應變規測試指引,把「印刷板分板製程」列為需要量測應變的製造步驟之一[3],應變上限則依客戶、零件廠或內部經驗訂。最怕分板應力的通常是積層陶瓷電容(MLCC):村田的設計指引指出,最有效的做法是讓零件長邊和分板線平行;不能改方向時,可在零件和分板線之間開槽,FEM 分析顯示開槽後零件受到的板彎應變明顯變小[4]。
問:板邊破損要改製程還是改設計?
答:先看損傷集中在哪裡。集中在支撐條或連接點附近,多半要改拼板設計(取消角邊支撐條、加深分板槽);隨機出現,再查治具、刀具與作業手法。
五、偏移與尺寸錯:基準標記與委外溝通
切割偏移。 一款產品切割偏移了幾件,原因是基準標記不同,切割機抓到的位置不一致,改法是微調參數。換基板版本或換供應商時,基準標記的形狀與位置要先確認。
委外切割尺寸錯。 另一個例子,委外廠切完後良品數和預計不符,量出來邊長比要求略大。追查發現,轉單時只用電話溝通,沒有任何文件隨貨,委外廠照誤解的尺寸切;委外廠也沒有做首件、沒有回報。預防是委外一律走正式文件與品質管控流程,並要求委外廠先做首件、回報結果,才能整批切。
問:委外切割怎麼避免尺寸錯?
答:尺寸、公差與圖面要用正式文件隨貨,不靠口頭交代;要求委外廠先切首件並回報量測結果,確認後才整批生產。
分板站管制表
| 管制點 | 要寫清楚的 | 出問題時先查 |
|---|---|---|
| 刀具 | 換刀或磨刀週期(刀數、長度);換刀後首件 | 刀具用了多久、有沒有變鈍 |
| 清潔 | 用品、方法、頻率;分板後的除塵方式 | 台面與板上的銅粉、殘屑 |
| 治具與保養 | 導引位置、螺絲、刀輪壽命的點檢項目與頻率 | 導引有沒有碰到零件 |
| 拼板設計 | 支撐條位置、V-cut 深度 | 損傷是否集中在支撐條附近 |
| 定位 | 基準標記形狀與位置 | 換版、換供應商後有沒有重新確認 |
| 委外 | 正式文件、首件回報 | 交代尺寸的方式 |
分板後的板邊外觀可參考 IPC-A-610J(2024 年 3 月版)第 10.2.8 節「層壓板狀況—分板」與第 10.2.5 節「缺口與裂紋」;銅粉殘屑看第 10.6.2 節「異物碎屑(FOD)」;城堡形(半孔)端子的側面焊錫看第 8.3.4 節[1]。製程要求見 J-STD-001J 第 9.3 節「分板」[2]。實際允收依客戶規格。
參考資料
- IPC-A-610J Acceptability of Electronic Assemblies 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
- IPC J-STD-001J Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
- IPC/JEDEC-9704A Printed Circuit Assembly Strain Gage Test Guideline(2012,預覽頁):webstore.ansi.org(PDF)
- 村田製作所,What kind of layout helps prevent chip multilayer ceramic capacitors from cracking?:article.murata.com
- JLCPCB,Technical Guidance: V-Cut Panelization Standards:jlcpcb.com
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分板站的問題常卡在「是刀、是治具,還是設計」。嘉鴻可以線上和你一起把管制表逐項排查,多一個討論的對象;也能提供分板後清潔與檢查常用的工具:
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延伸閱讀(站內):PCB 拼板怎麼設計、MLCC 破裂怎麼查、SMT 落塵要管嗎、SMT 首件檢查與上料防錯