電子回路の製造技術：外形加工工程

電子回路板が部品である以上は、設計上の外形形状があります。
機器に組み込む時に、嵌まる形状である必要があります。
シンプルな長方形の場合は、加工サイズによれば、加工とは言えないシンプルな方法になります。
他の部品との接続機能を外形でつける時は、嵌め合いという仕様が出来ます。
小型機器に使用する時は、小型かつ軽量という制約があります。
(2014/04/07)

元の銅貼り基材の提供精度は、普通はミリ単位くらいです。
それを切断して使用するのが普通ですので、プラス1cmmマイナスゼロ等が多いです。
それを加工形状に裁断して、加工単位とします。
もし、外形形状が長方形で精度も銅貼り基材ならば、裁断で加工可能です。
異形の場合や、精度が必要で加工数が少ないときは、数値制御ドリル・ルーターが使用されます。
もっと、精度が必要ならばレーザー加工法があります。
いずれも、コスト無視の話しです。
量産性も考慮すれば、金型加工になります。
金型の種類も多数ありますが、電子回路板の材料や加工精度や、金型製造費用で変わります。
また、部品としての電子回路板の出荷形態も多様化しています。
最終外形加工前の、たとえば部品実装がしやすい形態での出荷も多いです。
(2014/04/07)

金型加工は、多くの分野で利用されていますし、抜き加工に限っても同様です。
打ち抜き加工は、平板側に形状の抜き部を設け、反対側に稼働式の抜きポンチを設けます。
間に非加工材料を置いて、双方を精度よくぶつけ接触させると、形状部を抜けます。
金型の構造や材料や、プレス機の構造等はノウハウの集まりで、理論とノウハウの集まりで作る事が出来ます。
金型の初心者向けの事に限っても、膨大な事項があります。
上記で、抜いた部分を捨てると抜き穴加工になり、抜いた部分が製品ならば外形形状加工になります。
金型構造を上下入れ子にすれば、同時に穴加工と、外形加工が可能です。
コンパウンド型とも呼ばれるこのタイプでは、穴と外形との位置精度が高くなりますが、金型製作は複雑になります。
形状の複雑な形を複数回に分けて抜く事もあります。
金型は、抜くと言っても引き裂くイメージの加工です。
如何に、引き裂き後を残さずに加工するかが技術となります。
金型加工では、形状抜き部とそれに対応する抜きポンチのエッジ部が重要です。
その部分が、加工エッジになり形状として残ります。
少なくてもその部分は、設計上のクリアランスで行き違います。
クリアランスが広いと、型は傷み難いですが、引き裂く事になり切れ味は悪くなります。
逆は、鋏のイメージで切った形になりますが、型は傷み易くなります。
とにかく、双方の側も抜かれる材料も含めて、一番堅いものがそのままになり、柔らかいものが摩耗します。
逆に言えば、捨てる・交換する事が出来やすい部分を柔らかい材料にする方法が普通です。
同じ金属材料でも、焼き入れと言って高温サイクルで硬度を上げる事があります。
これもノウハウで、必要な部分のみ焼入れる部分加工の多く利用されます。
クリアランスは、加工材料の厚さや種類で変わります。
金型製造・メンテナンス・加工全てが一体となった重要工程です。
(2014/06/06)

金型加工は、一般的ですが原理は「引きちぎり」です。。
打ち抜き加工の断面は、それに従ったものとなるのが普通です。
金型加工にも適した材料や厚さがあります。
薄い材料・フイルム材料や断面がバリが出やすい材料では、切る事が要求されます。
薄い事は、引きちぎりにくいと同時に、刃で切りやすい形状で向いています。
簡単にいえば、ナイフや細い刃で切断して加工します。
欠点は、金型製作ほどにノウハウを含めた技術が進歩していない事や、寿命です。
精度を求めない設計や、金型加工との混合加工を行います。
刃は外形だけで、原則は抜き穴加工は出来ないので、金型との混合加工は普通の考え方です。
刃の変形加工は、実は手作業。職人技の部分が強いです。
また、円弧形状は難しく、多角形になりやすいです。
形状公差の考え方が変わります。
刃で切るには、柔らかいものに加工するものを置いて、全体を切ります。
その時に、下に（概念的に）引いた材料は製品ではなく、加工補助材として半切りまたは全切りになります。
全切りの時は。そのまた下はどうするかの問題があります。
基本的な考えは、長く使用可能な保護材料を一番下に型として使用します。
そして使い捨て的な、カット材料を加工材料とセットで加工します。
通常は半切り加工ですが、もし深さミスで全切りしても、刃が保護される様な設計です。
(2014/08/05)

量子力学と電磁気学との成果である、電子工学は電子エレクトロニクスとも呼ばれる。
電磁波（光を含む）を波と粒子との２面性から見て生まれた。
その可視光領域付近の発振波長を持つものをレーザーという。
英語名は「Light amplyfied stimulated emissin of radiation」で「電磁波による、光増幅励起輻射」となる。
光束が狭く波長と位相の揃った強度の高い電磁波を発生出来る。
そのエネルギーを熱に変えて物質を溶融または昇華させて加工に使用する。
初期には間欠発振動作だったが、その後に連続発振が可能になり用途が増えた。
物理的な加工には近赤外波長の炭酸ガスレーザーが早くから使用された。
かなり大きな装置だったが改良されて小型化された、またYAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）固体レーザーの使用される様になった。
その位置制御は、テーブルと光源とミラー等を数値制御するもので精度が高い。
また光束を絞る事で微細面積を加工することが出来る。
電子回路板では、その外形の加工は形状の大きさや材質や厚さの問題がある。
それに対して、穴加工では広い需要がある。
特に穴径の小さな加工では、ドリル加工ではドリル折れが多いと言う問題点が改善出来る。
小径の穴は両面・多層面回路でにバイアホールで用途が多い。
また、ブラインド・バイアホールという用途がある、回路板の裏表を突き抜けない穴の加工だ。
一例として、ベース材料と銅箔との加工性との差を利用して銅箔には穴を空けず内から接続する方法がある。
今後も小型と精密という目的ではレーザー加工の可能性が検討させるだろう。
(2017/05/21)

導電体である金属の加工方法に放電加工がある。
２つの導体間に放電を起こして、その熱で非加工物を溶融除去する事で加工する。
非加工体が金属などの伝導体の時は、それを１極とする事が出来る。
例えば円形の極と非加工物の金属間で放電加工すると、孔を形成出来る。
小径孔を連続移動加工すると、溝が作れて、それで繰り抜くと外形加工が出来る。
実用が多いのは、細いワイヤーを電極とするワイヤー放電加工だ。
それは精度等のメリットが多く、他方面で使用される。
回路板分野では、外形打ち抜き加工を行う金属金型の製作に使用する。
その加工技術の向上は、回路板加工の技術向上や普及と関係は深い。
金属ワイヤーも放電で切れやすいが、ワイヤーの径が小さい程に精密加工が出来る。
その為に、粗加工をワイヤー径の大きい物でおこない、次第に径の小さいのもに替えて行く。
最少径は仕上げ加工に使用する。
内側加工を行う時は、ワイヤー径に相当する非加工部分が生じる。
それを最小限にする為にも、ワイヤー径を細くする必要がある。
ワイヤー放電加工による、金属板の外形加工は、ソフトで行い、NCドリルやルーターと似て居る。
少数で工具やツールが特別に不要の利点があるが、大量生産には向かない。
ワイヤー放電加工の金属加工は、研究・開発・試作と治工具・金型加工に向いている。
回路板製造分野では、周辺関連技術として有用だ。
(2017/07/20)

数値制御の加工機は、コンピュータキャドの進歩とリンクする。
コンピュータキャドで製作したデータを、ダイレクトに利用する仕組みが作れる。
一番単純には、キャド入力時に部品設定する穴に「ドリル加工穴」を加える。
その穴のデータを、出力してドリル加工データとして使用する仕組みを作る。
回路板の加工には、丸穴加工と異型穴加工と外形加工がある。
異型穴と異型外形加工には、ドリルを横移動させて行う、ルーター加工方法がある。
あくまでも、少数枚数ごとの加工方法だ。
回路板の少数生産や、試作には特別な型が不要で有利で便利だ。
ドリルサイズで上限の加工厚さが制限される、その範囲で材料を重ねる。
１枚の材料（重ねた）から面積的に取り出せる枚数が、一回の加工数だ。
勿論、多軸のドリル・ルーター加工機ならば軸数だけを同時に加工出来る。
自動でドリル交換可能な自動運転機ならば、ドリル加工とルーター加工の混合加工が連続運転出来る。
コンピュータキャドで、ルーター加工のデータも作る事になる。
標準材料の場合は、ルーターのドリル径を指定するとデータを描画するプログラムを組む。
それをドリル加工データとして、取り出す事になる。
他の方法には、コンピュータキャドから形状データを，パソコンキャドや類似したパソコンに取り出す方法がある。
パソコン上で、情報処理＝ルーター用のデータ製作を行う。
ルーターでの回路板や板の加工を、専門加工業者も存在する、量産試作等で利用する事もある。
(2017/09/19)