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PCB 中的 V-Cut:原理、優勢與設計實務
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​#PCB #V-CUT

PCB 中的 V-Cut:原理、優勢與設計實務

一、前言

V-Cut(V 型切割),又稱 V 槽,是一種常見的 PCB 分板技術,透過在電路板上預先切割出淺 V 形凹槽,便於日後快速、乾淨地分離子板。此工藝在多板佈局(panelization)中尤為重要,可有效提升生產效率與組裝品質。

二、什麼是 V-Cut?

V-Cut 是指在 PCB 面板上使用專用切割刀具沿預定位置切割出 V 形凹槽,通常切入板厚的約三分之一深度。該工藝允許製造商於一大面板上製作多塊 PCB,經過表面貼裝後再進行斷板,實現快速、高精度的分離。

其運作原理類似紙上的虛線,能確保組裝期間保持整體剛性,亦利於後續以最小力道將子板分離。

三、V-Cut 的應用優勢

1. 生產效率提升

V-Cut 適用於大批量製造,可減少人工分板時間,提升生產節奏,有效降低人力與時間成本。

2. 減少組件受損風險

相較於手工折斷,V 型切槽提供預設裂解路徑,能降低對周邊元件(如晶片電容、IC)的機械壓力。

3. 材料使用最佳化

由於 V-Cut 移除的材料極少,有助於最大化板面利用率,進一步壓縮製造成本。

4. SMT 製程友善

整合式面板能在 SMT 製程中提升送料與焊接穩定性,焊接後再進行快速分板,利於維持生產線高效率運作。

四、V-Cut 製程簡述

  1. 面板設計與路徑規劃
    由工程人員依 PCB 形狀與佈局規劃合適的分板線,並在 CAD 檔案中標示 V-Cut 路徑。

  2. 機械切割形成凹槽
    利用高速旋轉的 V 型刀片進行切割,形成兩側對稱的 V 槽,深度約為板厚的 1/3。

  3. SMT 焊接與組裝
    完成切槽的面板進入 SMT 生產線,進行元件貼裝與焊接。

  4. 分板作業
    分板可採機械式 V-Cut 分板機,亦可手動折斷。對於結構敏感或精密元件密集的板子,建議採用機械方式確保品質。

  5. 品質檢查
    確認斷面整齊無裂縫、邊緣無毛邊,元件焊點穩固,確保整體良率。

五、V-Cut 與其他分板方式比較

分板方式 適用情境 優點 限制
V-Cut 直線邊界 快速、成本低、效率高 只適用直線、不適合曲線
Routing 任意形狀 高靈活度、低元件應力 製程時間長、成本較高
雷射切割 精密與微小板子 非接觸、精度高 成本高、速度慢
沖孔(Punch) 大量量產、規則外形 高速、適合標準形狀 容易產生毛邊
鋸切 厚板、剛性板材 操作簡單 熱效應大、易損元件

六、V-Cut 設計重點與注意事項

1. 殘留厚度(Web Thickness)

V-Cut 剩餘未切割部分應保留在 0.35mm 至 0.8mm 之間:

  • 太薄易提前斷裂

  • 太厚則難以折斷,可能損壞 PCB 或元件

2. 切割角度

常見切割角度為 30°、45° 與 60°:

  • 45°:最常見,兼顧強度與易折性

  • 30°:刀鋒銳利、適合精密板,但刀具磨損快

  • 60°:更易折斷,但材料去除較多

3. 元件佈局距離

元件與 V 槽邊緣建議至少保留 1mm 間隙,避免分板時造成元件裂痕或焊盤翹起。

4. 板厚與剛性

V-Cut 適合厚度 1.0mm 以上的剛性板。若板子太薄,建議改用路由或雷射方式以避免翹曲或碎裂。

七、潛在挑戰與限制

  • 僅限直線分割:無法處理曲線或不規則邊界

  • 薄板變形風險高:太薄的板子容易彎曲或斷裂

  • 分板誤差風險:切割機若未校準,可能導致切線偏移

  • 熱應力影響:回流焊過程可能削弱 V 槽區域強度

八、專業建議與最佳實務

  • 切割角度依設計選擇:選擇最合適的角度可平衡結構強度與操作方便性。

  • 量產前做測試板:檢驗殘留厚度、機械強度與實際分板狀況。

  • 盡量使用機械分板機:確保分離品質一致,降低元件損壞風險。

九、常見問答

Q:V-Cut 的切割深度應為多少?
A:建議切入板厚的約 1/3,殘留厚度約為 0.35~0.8mm。

Q:是否能對曲線或圓形板進行 V-Cut?
A:無法。V-Cut 僅適用於直線分割。

Q:是否可手動折斷 V-Cut 板?
A:對於結構簡單的板子可行,但對於有精密元件的板,建議使用分板機。

Q:V-Cut 是否會影響回流焊品質?
A:若設計不當(如槽區過薄),可能在高溫下變形,應特別注意設計與材料選擇。

十、結語

V-Cut 是一項高效率、低成本的 PCB 分板工藝,特別適合大面積、直線設計的面板應用。只要在設計階段掌握適當規範,便能在確保組裝品質的前提下,大幅提升生產效率與良率。