KiCADで「スリット溝」指示を入れる

今回は基板を面付する際にVカットと併用する事の多いもう一つの指示方法「スリット溝」について解説します。

Vカットで切り分ける方法については別記事で解説していますので、そちらの記事も併せてご覧ください。

PCBに「スリット溝」を持った面付けを行う

Vカットによる基板分割は基板の端から端まで一直線になる為、この方法だけでは「基板の角を丸めたい」といった形状を重視した外形加工は困難になります。

四隅のR形状を保ちながら複数回路を1枚の基板素材で製造したい場合、基板間の切り分けに「スリット溝」を入れルーターによるカット処理を行います。

スリット溝の加工条件は業者によって異なる

基板の間に入れるスリットの幅や間隔等の寸法仕様については、基板製造を行う各社ごとに定められています。

発注先によって詳細が異なる場合があります。必ず発注予定業者のWEBサイトから、技術仕様を確認してからスリット部の設計をする様にしましょう。

前回同様にPCBエディターの「配列を作成」機能を用いて、基板の間隔が2mm=スリット幅2mmになる様に面付配置します。

「配列を作成」ウインドウが開いたら、基板の幅、高さ共にスリット幅の2mmを加えた寸法を間隔の欄に入力して「OK」ボタンを押します。

この状態では、まだ4枚の基板がバラバラに配置されているだけです。基板の間をつなぐ接合部分を追加して、1枚につながった基板にスリットがレイアウトされた状態になる様に基板外形線の細部を編集します。

基にした回路基板のデータも残しておきたい場合、スリット加工の編集に入る前に「名前を付けてコピーを保存」メニューを使って別名のPCBエディタファイルを作成して保存用、編集用のファイルを使い分けましょう。

スリット幅、接合部の間隔の値は業者毎の仕様を参考にしながら決めます。

今回はスリット幅2mm、接合部の幅を1.5mmで作図しました。

国内企業のほとんどがこのスリットであれば加工できますが、格安の海外加工サービスなどは接合部の幅を1.6mm以上、2mm以上と規定している所も少なくありません。

コストを最優先して海外サービスに発注する場合、加工が出来ない場合がありますので注意して下さい。

4枚の回路を面付して、スリットを追加した状態が下図になります。

CG上では面付け出来ている様に表示できますが、この状態では加工時の基準となる部位、固定する余白部分が無い為加工が非常に困難です。

別記事でも話題に挙げている様に、加工業者の方で独自に余白部位を追加してくれる事もあります。ですが、より確実に加工指示をする為、設計段階からこの余白=捨て板部分も追加しておく様にしましょう。

基板に製造用の「捨て板」を追加しよう

今回の例の様に中央を十字にスリットが切られている場合、加工中に接合部から折れるのを防止する為、長さが長い辺への捨て板追加を最優先に実施します。また、可能であれば全周覆う様にレイアウトする事を推奨します。

捨て板の幅についても各社毎に使用がありますが、大体の業者は「幅5mm以上」の確保を求められています。また、機械実装による基板生産の場合はこの捨て板部分に固定用の穴や位置決めマークなどを更に追加していく為、幅8mm~10mm以上が推奨される場合もありますので充分確認してから編集して下さい。

捨て板側のスリットを描画する時に見落としがちなところとして、捨て板側の角の指示をし忘れる事があります。

直角に交差した状態のままでも加工業者は対応してくれます。ただしその場合、データ指示に可能な限り近づける為、業者が所有する最も小さい直径の加工刃で加工しようとするケースが多いです。これでは製造に想定以上に時間を要する事になったり、不要な手間が増える結果となり効率的ではありません。

「特別に90度に近づけなければならない」と言う理由がない限りは、ルーター直径以上のR面を付けておくことをお勧めします。

大体の加工業者で直径1mm=R0.5mmの加工刃を所有していますが、スリット幅の標準値である2mmを直径と見立てた場合の半径R=1.0mmのR面を付けておけば大きな問題も起きないと思います。

捨て板で覆われ、安定した加工が出来る状態になりました。

基板製造後スリット間の接合部をカットすれば基板が取り出せます。ただし、接合部もPCBの素材で出来ていますので、ニッパーやカッターなどの工具を使用しても容易に切り離せる訳ではありません。ここまで編集した状態から、更に切り離しが容易に出来る様にする加工指示を追加していきます。

スリット溝+Vカット加工指示の追加

最初の方法はVカット指示と組み合わせる手法です。

加工後に折り分けて基板を分割する事が可能ですが、接合部の残った部位を削除する加工が必要になります。

Vカットのラインは基本的にスリット溝の中央を走る様にレイアウトします。

捨て板内部の基板外形線上をカットする様にレイアウトすればきれいに基板が取り出せる様になりますが、加工中にVカットの刃がスリットにずれて落ちる等で基板に過剰な負荷が加わり破損の原因となる場合があります。

対応可能な業者も限られてきますので、事前に業者の加工条件を確認してから設計する様にして下さい。

スリット溝+ドリル穴の追加

もう一つの方法は、ドリル穴を併用して接合部の後加工が容易になる様する手法です。

接合部に1mm程度のドリル穴を追加して、分割時のカットが必要な距離が短くなる様にします。

分割後に接合部分の成形を整える作業は必須になりますが、切除した後で残る面積が少なくなるので後加工が容易に行える様になります。

直線限定になる代わりに容易に加工できるVカットと自由度の高い形状を再現できるスリット溝加工を組み合わせて、ぜひ思い通りの基板形状を設計、製造できる様になりましょう。

ABOUT KiCAD MASTER

KiCADの達人
KiCAD歴15年程度。雑誌記事や教育用テキストの執筆経験等複数あり。私大電気電子工学科での指導とフリーランスエンジニアを兼業しながらFab施設の機器インストラクターや企業セミナー講師を歴任し、KiCADの普及と現代の働き方に対応した技術者育成に務める。