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<font dir="auto" style="vertical-align: inherit;"><font dir="auto" style="vertical-align: inherit;">Ursachen und Gegenmaßnahmen für Grate beim Fräsen von Leiterplattenkonturen

2023-08-03Reporter: SprintPCB

Im Zeitalter der rasant fortschreitenden modernen Technologie sind wir untrennbar mit verschiedenen intelligenten Geräten verbunden, und das Herzstück dieser intelligenten Geräte ist die Leiterplatte. Als Grundlage elektronischer Geräte sind Leiterplatten für die Verbindung und Unterstützung verschiedener elektronischer Komponenten verantwortlich und ermöglichen deren koordiniertes Arbeiten. Während des Herstellungs- und Montageprozesses von Leiterplatten kann jedoch ein scheinbar kleines, aber potenziell erhebliches Risiko auftreten: „Grate vom Konturfräsen“. GrateSie fragen sich vielleicht, welche Auswirkungen ein winziger Grat haben kann? Lassen Sie mich dieses unscheinbare Mysterium für Sie lüften. Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Ein renommierter Elektronikhersteller entwickelt ein mit Spannung erwartetes Smartphone, ein Produkt, das bereits erhebliche Ressourcen und Zeit in Anspruch genommen hat und auf dem Markt für Furore sorgen soll. Während der Endmontage- und Testphase stößt er jedoch auf ein schwieriges Problem: Der Akkuanschluss des Telefons passt nicht richtig, was zu einer ineffektiven Akkuverbindung führt. Überraschenderweise stellt sich heraus, dass die Hauptursache dieses Problems Grate auf der gefrästen Leiterplatte sind. ein Smartphone mit GratenDas Gratproblem hat das Unternehmen nicht nur in die missliche Lage gebracht, die Produkteinführung zu verzögern, sondern, was noch wichtiger ist, es könnte, wenn es nicht umgehend behoben wird, zu einem Verlust der Marktwettbewerbsfähigkeit und sogar zu einer Schädigung des Markenrufs führen. Dieses Beispiel verdeutlicht die Kettenreaktion, die Oberflächenfräsgrate bei der Herstellung elektronischer Produkte auslösen können. Was also ist ein PCB-Kantengrat? Wie entsteht er? Der Begriff mag dem Laien unbekannt sein, doch bei genauerer Betrachtung werden wir feststellen, dass er mehrere Risiken birgt. Als Nächstes lüften wir das Geheimnis des PCB-Kantengrats, verstehen seine Ursachen und lernen, wie man Gegenmaßnahmen ergreift, um die Stabilität und Leistung elektronischer Produkte zu gewährleisten.

Was ist ein Leiterplattengrat bei der Konturfräsung?

Als Gratbildung beim Konturfräsen bezeichnet man winzige Vorsprünge oder scharfe Spitzen, die während des Herstellungsprozesses, insbesondere beim Fräsen, an der Kante oder Oberfläche einer Leiterplatte entstehen können. Diese Grate entstehen typischerweise durch Materialrückstände aus Schneid-, Trimm- oder Bohrprozessen oder durch Unregelmäßigkeiten im Herstellungsprozess. Grate können aus metallischen oder nichtmetallischen Rückständen wie Kupfer, Zinn, Glasfasern usw. bestehen, die an der Kante oder Oberfläche der Leiterplatte haften können.

Ursachen für Grate beim Fräsen von Leiterplattenkonturen

Materialauswahl

Härte und Materialeigenschaften haben einen erheblichen Einfluss auf die Gratbildung. Die Wahl härterer oder ungleichmäßiger Materialien kann während des Herstellungsprozesses zu mehr Graten führen. Zu den häufig verwendeten Materialien in der Leiterplattenherstellung gehören FR-4 (glasfaserverstärktes Epoxidharz) und Metallsubstrate. Unter diesen kann FR-4 aufgrund seines höheren Glasfaseranteils während der Verarbeitung mehr Grate erzeugen.

Herstellungsprozess

Bei Bearbeitungsschritten wie Schneiden, Bohren und Fräsen sind Grate das Hauptproblem. Unterschiedliche Bearbeitungstechniken können zu unterschiedlich starker Gratbildung führen. Die Schärfe der Schneidwerkzeuge und die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Schneiden können die Gratbildung beeinflussen. Übermäßig abgenutzte Werkzeuge oder zu hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten können leicht zu Gratproblemen führen. Beim Bohren können auch die Verwendung ungeeigneter Werkzeuge, unangemessene Schnittparameter oder zu hohe Bohrgeschwindigkeiten zur Gratbildung führen. Beim Fräsen beeinflussen die Konstruktion des Fräsers, die Frästiefe, der Vorschub usw. die Gratbildung.

Geräte- und Prozesskontrolle

Auch die Leistung und Genauigkeit der Verarbeitungsgeräte beeinflussen die Gratbildung. Hochpräzise Verarbeitungsgeräte können Gratprobleme minimieren. Die Prozesskontrolle ist auch für die Kontrolle der Gratbildung entscheidend. Eine effektive Prozesskontrolle sorgt für eine Reduzierung der Gratbildung während des Herstellungsprozesses.

PCB-Design

Auch das Layout der Leiterplatte kann Gratbildung beeinflussen. Ungünstiges Design kann zu ungleichmäßiger Belastung bestimmter Bereiche führen und so zur Gratbildung führen. Um gratanfällige Bereiche zu beheben, können Designoptimierungen wie das Hinzufügen von Rundungen oder die Optimierung der Materialverteilung ergriffen werden.

Reinigung und Wartung

Neben den oben genannten Faktoren haben auch die Sauberkeit und Wartung der Geräte einen Einfluss auf die Gratbildung. Die Ansammlung von Materialrückständen oder übermäßiger Verschleiß an Geräten oder Schneidwerkzeugen können zu einer verstärkten Gratbildung führen.

Qualitätskontrolle der Rohstoffe

Durch die Wahl hochwertiger Rohstoffe können Gratprobleme reduziert werden. Die Qualitätskontrolle der Rohstofflieferanten zur Sicherstellung der Einhaltung der relevanten Normen ist ein entscheidender Aspekt.

Auswirkungen von Kantengraten an Leiterplatten

Schwieriges Einstecken des Steckers

Grate an den Kanten von Leiterplatten können das Einstecken oder Herausziehen von Steckverbindern erschweren. Dies kann dazu führen, dass Benutzer beim Anschließen oder Austauschen von Geräten zusätzliche Kraft aufwenden oder Werkzeuge verwenden müssen, was die Produktnutzung erschwert.

Elektrisches Problem

Grate können zu Kurzschlüssen oder Unterbrechungen zwischen den Leiterbahnen führen und so die Gesamtleistung der Leiterplatte beeinträchtigen. Dies kann zu Produktstörungen, Funktionsausfällen oder sogar zur Beschädigung anderer Komponenten führen.

Signalstörungen

Äußere Fräsgrate auf der Leiterplatte können insbesondere bei hochfrequenten und schnellen Signalübertragungen zu Signalstörungen führen. Dies kann zu einer verminderten Signalqualität und damit zu Datenübertragungsfehlern oder Kommunikationsunterbrechungen führen.

Reduzierung der PCB-Stabilität

Grate können die Stabilität und Haltbarkeit von Leiterplatten beeinträchtigen, insbesondere in vibrierenden oder oszillierenden Umgebungen. Längerer Gebrauch oder die Einwirkung rauer Bedingungen können zu losen oder beschädigten Leiterplatten führen.

Hitzeproblem

Grate können bei bestimmten Leiterplatten zu einer unzureichenden Wärmeableitung und damit zu einem lokalen Temperaturanstieg führen. Erhöhte Temperaturen können elektronische Bauteile beschädigen oder ihre Lebensdauer verkürzen.

Aussehen und Qualität

Oberflächenfräsgrate können die Ästhetik und Gesamtqualität der Leiterplatte beeinträchtigen und somit die optische Attraktivität und Wettbewerbsfähigkeit des Produkts auf dem Markt beeinträchtigen.

Sicherheitsrisiko

Grate können einen Stromschlag verursachen, insbesondere wenn Benutzer mit freiliegenden Graten in Berührung kommen. Dies stellt ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar, insbesondere bei Produkten, die ein hohes Maß an Sicherheit erfordern, wie z. B. Haushaltsgeräte und medizinische Geräte.

Anstieg der Produktionskosten

Grate im Leiterplattenumriss erhöhen die Komplexität und die Fehlerquote im Herstellungsprozess. Zusätzliche Schritte zur Gratebeseitigung sind erforderlich, was zu höheren Produktionskosten und -zeiten führt. Grate im Leiterplattenumriss sind ein erhebliches Problem, das nicht ignoriert werden darf, da sie die Leistung und Zuverlässigkeit des Leiterplattenprodukts beeinträchtigen können. In diesem Artikel erfahren wir, dass Grate zu Schwierigkeiten beim Einstecken von Steckverbindern, elektrischen Problemen und in schweren Fällen sogar zu Kurzschlüssen führen können, wodurch das gesamte elektronische Gerät beschädigt wird. Daher muss dem Problem der Grate bei der Herstellung und Montage von Leiterplatten ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Vorbeugung und Behandlung von Gratbildung

Gratbildung an der Kontur der gefrästen Leiterplatte kann die Leistung sowohl der Leiterplatte als auch des Gesamtprodukts erheblich beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen und das Problem umgehend zu beheben.

Materialauswahl

Wählen Sie hochwertige PCB-Substratmaterialien, um eine glatte Oberfläche ohne sichtbare Defekte zu gewährleisten. Premium-Materialien tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit der Gratbildung zu verringern. Nachfolgend sind einige gängige hochwertige PCB-Substratmaterialien aufgeführt: FR-4 (glasfaserverstärktes Epoxid): FR-4 ist das am häufigsten verwendete PCB-Substratmaterial. Es verfügt über hervorragende Isolierleistung, mechanische Festigkeit und thermische Stabilität und ist daher für die meisten allgemeinen elektronischen Produkte geeignet. FR-4-WerkstoffeFR-4 High TG (High Glass Transition Temperature FR-4): Dies ist eine verbesserte Version von FR-4 mit einer höheren Glasübergangstemperatur (TG), wodurch eine bessere Leistung in Hochtemperaturumgebungen gewährleistet wird. Geeignet für Hochtemperaturanwendungen wie Automobilelektronik, Industriesteuerungen usw. FR-4-High-TG-MaterialienFR-4 Prepreg: Dieses Material härtet während des Herstellungsprozesses teilweise aus und behält dabei ein gewisses Maß an Flexibilität. Dadurch eignet es sich für flexible PCBs , die gebogen oder gefaltet werden müssen. Metal Core PCB (Metallkern-Leiterplatte): Metallkern-PCBs verwenden Metall als Substrat, beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Sie weisen hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Wärmeableitungseigenschaften auf, wodurch sie für elektronische Geräte mit hoher Leistung, LED-Leuchten und mehr geeignet sind. mcpcb-MaterialienKeramiksubstrat: Keramiksubstrate bieten hervorragende Hochfrequenzeigenschaften und hohe Temperaturbeständigkeit. Sie werden häufig in Bereichen wie HF-Schaltungen, Antennen und Mikrowellengeräten verwendet. Keramische SubstratmaterialienPTFE-Substrat (Polytetrafluorethylen): PTFE-Substrat weist hervorragende dielektrische Eigenschaften und chemische Beständigkeit auf, wodurch es für digitale Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen geeignet ist. Rogers-Material: Rogers-Material ist ein spezielles Hochfrequenz-Substratmaterial mit hervorragender dielektrischer Leistung und geringem Verlust, das häufig in Hochfrequenz-HF-Schaltungen und Mikrostreifenanwendungen verwendet wird. Rogers-LeiterplattenmaterialMolybdänsubstrat: Molybdänsubstrate zeigen hervorragende Leistung in speziellen Hochtemperatur- und Hochleistungsanwendungen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrtelektronik und bei Hochleistungsverstärkern. Saphirsubstrat: Saphirsubstrat ist ein seltenes und fortschrittliches Material, das in der Leiterplattenindustrie verwendet wird und sich durch hervorragende optische Eigenschaften und hervorragende Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Es wird häufig in Hochleistungslasern und optoelektronischen Geräten eingesetzt.

Optimierung der Verarbeitungsparameter

Während des PCB-Herstellungsprozesses kann die rationale Optimierung der Verarbeitungsparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Werkzeugauswahl und Schnittwinkel die Wahrscheinlichkeit der Gratbildung erheblich reduzieren.

Bohr- und Fräsprozess

Durch die Auswahl geeigneter Bohr- und Fräsverfahren werden präzise Lochdurchmesser und eine glatte Oberfläche gewährleistet. Der Einsatz hochwertiger Bearbeitungsgeräte und -verfahren trägt zudem zur effektiven Reduzierung von Graten bei.

Kontrollierte Umgebungsbedingungen

Während des PCB-Herstellungsprozesses ist die Aufrechterhaltung einer geeigneten Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit von entscheidender Bedeutung, um Faktoren wie elektrostatische Entladung zu vermeiden, die zur Gratebildung führen könnten.

Kantenlithografie und Polieren

Kantenlithografie oder Polieren von Leiterplatten hilft, Grate und scharfe Kanten zu entfernen und so die Qualität der Plattenkanten zu verbessern.

Entgraten der Leiterplattenumrisse

Inspektion und Identifizierung

Überprüfen Sie während der Herstellung oder Montage der Leiterplatte umgehend die Oberfläche und Kanten der Leiterplatte, um eventuelle Gratprobleme zu erkennen.

Manuelles Entgraten

Kleine, auffällige Grate können Sie manuell mit feinem Schleifpapier, Schleiftuch oder einem kleinen Messer entfernen. Achten Sie darauf, nicht zu viel Kraft anzuwenden, um die Leiterplatte nicht zu beschädigen.

Pneumatisches Entgratwerkzeug

Bei großen Flächen oder stärkeren Gratproblemen kann für eine schnellere und effizientere Bearbeitung ein pneumatisches Entgratungswerkzeug, beispielsweise eine pneumatische Sandpistole, verwendet werden.

Chemische Behandlung

In bestimmten Fällen können chemische Behandlungsmethoden eingesetzt werden, bei denen chemische Mittel oder Lösungen zum Auflösen oder Aufweichen von Graten verwendet werden, die dann durch Strahlen oder Reinigen entfernt werden können.

Kantentechnik

Einige Leiterplattenhersteller verwenden eine Kantentechnologie, bei der die Kanten der Platine mit speziellen Materialien oder Beschichtungen ummantelt werden, um die Entstehung von Graten zu verhindern.

Schleifen und Polieren

Bei sehr starken Graten können mechanische Schleif- oder chemisch-mechanische Polierverfahren eingesetzt werden, um eine glatte und ebene Oberfläche der Leiterplatte zu erzielen. Dabei ist Vorsicht geboten, um eine Beschädigung der Leiterplatte zu vermeiden. Bei Leiterplatten, die in großen Mengen produziert werden, ist es ratsam, während des Herstellungsprozesses vorbeugende Maßnahmen zur Reduzierung der Gratbildung zu ergreifen. Auf diese Weise kann die nachfolgende Handhabung effizienter erfolgen. Die Behandlung von Graten beim Fräsen von Leiterplatten ist ein entscheidender Aspekt des Leiterplattenherstellungs- und -montageprozesses, da sie sich direkt auf die Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Produkte auswirkt. Durch die Vermeidung und rechtzeitige Behandlung von Graten kann die Qualität der Leiterplatten verbessert und so sichergestellt werden, dass die Produkte auf dem Markt wettbewerbsfähig bleiben und die Bedürfnisse und Erwartungen der Benutzer erfüllen.
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