PCB Blog - CNC PCBミリングについて

CNC PCBミリングはすでにプリント基板（PCB）を生産する最も柔軟で効率的な方法の1つとなり、従来のエッチング技術に比べて、顕著な優位性を持っている。PCB製造に参加したり、DIY PCB製造に興味がある人にとって、CNCミリングの基本原理を理解することは、より高い精度とより簡単な生産プロセスをもたらすことができます。本文では、CNC PCBミリングの詳細を深く検討し、その利点、必要な設備及びその他のPCB製造方法との対比を検討する。

CNC PCBミリングとは？

CNC（コンピュータNC）ミリングは、回転切断ツールを使用してワークから材料を除去する減材製造プロセスであり、この場合、ワークは銅被覆PCBである。CNCミリングは、化学エッチングに一般的に関与する従来のPCB製造プロセスとは異なり、PCBを作成するために必要な微細回路、パッド、およびガイドホールをより制御可能で環境に配慮した方法を提供しています。

この技術は、PCBの設計に基づいてプログラムされ、必要な回路特性を自動的にミリングし、板材表面から余分な銅を除去することでPCBの導電経路を作成するCNC機器に関する。CNCミリングの高精度は原型製作と小ロットPCB生産に適しており、メーカーは大規模な工業生産プロセスに依存せずに高品質の回路基板を迅速に得ることができる。

CNC PCBミリングの流れ

CNC PCBミリングには通常、次のステップが含まれます。

設計準備：最初のステップは、Eagle、KiCAD、Altium Designerなどの専用ソフトウェアを使用してPCB設計を作成することです。設計には、すべての回路経路、パッド、穴、その他のコンポーネントレイアウトが含まれている必要があります。設計が完了したら、GerberファイルやGコードなどのCNCマシン互換フォーマットにエクスポートします。

機械設定：CNCフライス盤に適切なドリル寸法を用意して、ドリル、カット、彫刻を行う必要があります。PCBミリングでは、所望の精度を達成するために、通常0.1 mm〜0.5 mmの直径を有する非常に細かいドリルが必要である。銅被覆板を機械のテーブルに固定し、深さと整列の正確性を確保するために機械を校正します。

ミリングプロセス：CNC機械は設計ソフトウェアで生成されたGコードを読み取り、ミリングプロセスを開始する。機械はミリングドリルを用いて銅被覆板に必要な回路パターンを彫刻し、余分な銅を除去し、必要な回路導線だけを残す。さらに、CNCマシンは、ガイド穴または部品の取り付けを容易にするために穴をあけることもできます。

ミリング後のステップ：ミリングが完了すると、PCBはクリーニングされて銅屑を除去します。次のステップは、パッドのコーティング、溶接要素、最終試験を含むことがあります。ミリング後のPCBは、直接使用してもよいし、より複雑な設計に対応するためのさらなる微細化処理を行ってもよい。

CNC PCBミリングの利点

精度が高い：CNC PCBミリングは優れた精度を提供し、複雑な設計と微細な回路レイアウトに最適です。ミリング深さとパス幅を制御することで、細ピッチ素子でも確実に製造できることを確保します。

プロトタイプ作成の柔軟性：CNC PCBミリングの最大の利点の1つは、プロトタイプを迅速に生産する能力です。従来のPCB製造では通常、長い設置時間と高価な金型が必要であったが、CNCミリングでは数時間以内に原型を生産することができ、迅速な原型製造と小ロット生産に最適である。

化学品の使用なし：CNCミリングは伝統的なエッチング過程で使用される有害化学品を必要とせず、このプロセスをより環境に優しく、メーカーにより安全にする。

小ロットコスト効果：大量生産が経済効果を達成するために必要な工業規模PCB製造に比べて、CNCミリングは小ロット生産時にコスト効果が高い。CNCマシンの柔軟性により、高い前期コストを発生させることなく、カスタマイズされたまたは小ロットのPCBを生産することができます。

オンデマンド生産：CNCミリングにより、必要に応じてPCBを生産し、大量の在庫の需要を解消することができる。これにより、材料や資源を無駄にすることなく設計を迅速に調整することもできます。

CNC PCBミリングに必要な設備

CNC技術を使用してPCBをミリングするには、いくつかの基本デバイスが必要です。

CNCフライス盤：コアデバイスとして、CNCフライス盤にはさまざまなサイズと機能があります。PCBミリングでは、小型デスクトップCNCマシンが適任であり、特にDIYや小規模な操作に適しています。高精度な作業とより大規模な生産のために、より先進的な機械を選択することもできます。

ミリングドリル：PCBミリングでは、彫刻ドリル、切断ドリル、ドリルドリルなど、さまざまなドリルを使用します。これらの工具は、銅やFR 4（ガラス繊維）などの微細な材料を処理することができる必要があります。

PCB設計ソフトウェア：CADソフトウェアはPCBレイアウトを作成するために必要なツールです。前述したように、Eagle、KiCAD、Altium Designerなどの人気ソフトウェアでは、CNCミリングに必要なGコードやGerberファイルを設計して生成することができます。

銅被覆板：これらはCNCミリングの原材料です。銅被覆板には異なる寸法と厚さがあり、どの板材を選ぶかはPCB設計のニーズにかかっている。

溶接ツール：PCBミリングが完了したら、構成部品をプレートに溶接する必要があります。これには、はんだペースト、はんだ付けツール、および必要なその他の部品実装ツールが含まれます。

CNC PCBミリングと従来のエッチングプロセスの比較

CNC PCBミリングには明らかな利点があるが、従来の化学エッチングプロセスとの比較を理解することも重要である。

プロセス複雑度：エッチングには多段プロセスが必要であり、感光膜のコーティング、紫外線露光、化学浴処理を含む。一方、CNCミリングは設計完了後に1ステップで完了するプロセスです。

コスト：大規模生産に対して、化学エッチングは規模経済のため通常よりコスト効果がある。CNCミリングは、低量、高精度の作業やプロトタイプ作成に適しています。

時間：小ロット製造では、複雑な化学プロセスを設定する必要がないため、CNCミリングは通常より高速になります。しかし、大量生産の場合、化学エッチングは多くの板材を一度に処理できるため、時間的に有利になる。

精度：CNCミリングは極めて高い精度を提供し、特に細かい特徴を持つ複雑な設計に適している。化学エッチングは精度を提供することもできますが、保護パッドをコーティングするなどの追加のステップが必要な場合があります。

環境影響：化学エッチングに使用される有害化学品は慎重に処理し、環境保護問題を考慮する必要があるが、CNCミリングはよりクリーンなプロセスであり、管理しやすい銅屑のみを生成する。

CNC PCBミリングの応用

その柔軟性と精度のため、CNC PCBミリングは多くの分野で広く応用されている。主な用途：

プロトタイプ作成：エンジニアとデザイナーはCNCミリングを使用して新製品開発段階でプロトタイプを迅速に作成し、迅速な反復とテストを行うことがよくあります。

カスタムPCB：CNCミリングは、特に大規模な生産を必要としない専用アプリケーションのカスタムPCBの生産に最適です。

DIYプロジェクト：愛好家と創客はよくデスクトップCNCマシンを使ってDIY電子プロジェクトのためにPCBを作る。

小ロット生産：ベンチャー企業と中小企業はCNCミリングによる小ロット生産を通じて、コスト効果を得て、特に小人数製品の生産に適している。

結論

CNC PCBミリングは、従来のPCB製造プロセスに代わる実用的で正確で環境に優しい方法を提供する。CNCミリングは、プロトタイプ作成、カスタム生産、小ロット製造のいずれにも、大規模な工業プロセスに依存することなく、高品質のPCBを生産するために効率的なソリューションを提供します。CNC技術の改善に伴い、PCB製造の優先方法としてCNCミリングを採用する業界や個人が増えている。

PCBの生産能力を向上させたい企業や自分の回路基板の設計に情熱を持っている愛好家には、CNC PCBミリングは無限の可能性を提供しています。適切なツール、ソフトウェア、専門知識があれば、誰でも簡単に複雑で信頼性の高いPCBを作成できます。