PCBのネスティングにおいて、エンジニアは間隔をあけたネスティングと間隔をあけないネスティング、接続用のVカット穴やスタンプ穴の使用、プロセスエッジの追加、穴の位置決め、マーキングポイントといった基本的なルールをよく理解しています。しかし、PCBには様々な形状があり、これらの基本ルールに従うだけでは十分ではありません。適切なネスティングを行うには、製造プロセスを詳細に理解することが不可欠です。そうすることで、PCBの生産不能や不良品の発生につながる問題を回避できます。以下の例では、教育的な観点から、様々なPCB形状のネスティング事例を取り上げています。
CNC + Vカットネスティング
ミリング+Vカットネスティング方式の使用:
この場合、上下左右のエッジに間隔を設けずにネスティングを行います。基板の外形に不規則なノッチがある場合、間隔を設けずにネスティングを行うことは現実的ではありません。これは、ミリングツールの半径よりも小さいノッチは適切にミリングできず、ミリング後にバリが発生する可能性があるためです。これを回避するには、上下に2mmの間隔を設け、ノッチがある場所にVカットを配置しないでください。これにより、画像に示すように、ミリングツールによるバリの発生を回避できます。
L-形状PCBネスティング:
L字型基板では、材料を節約するために折り返しネスティング方式が採用されています。しかし、Vカットラインが水平に揃っていない場合、Vカットによる成形が不可能になります。Vカットを省略すると、コストが大幅に増加します。そこで、図に示すように、左右の端に2mmの間隔を空けることで、Vカットが確実に成形されます。
（写真-CNC + Vカット-1）
PCBの端からバリを取り除く
V-CUTブリッジングネスティング方式：
V-CUTブリッジングをネスティングに使用する場合、外形線が揃っていないと鋭角部が発生し、フライス加工工具がその領域に到達できないことがあります。一般的な解決策としては、鋭角部をドリルで削るための穴を追加することが挙げられますが、この方法は多くのバリが残る可能性があるため、理想的ではありません。より実用的な方法は、V-CUTブリッジングをネスティングに使用し、加工刃を追加することです。これにより、ごく小さな鋭角部でもバリを残さずに適切に加工できます。
不規則な形状の PCB:
不規則な形状のPCBはVカットではネスティングできません。Vカットでは、フライス工具が届かない鋭角な角ができ、バリが残ってしまうためです。このような不規則な形状の場合は、スタンプホール接続方式をご利用ください。
半穴ボードのネスティング方法
ハーフホールポジション:
半穴基板の場合、V-CUTは使用できません。半穴の銅箔を切断し、電気的に機能しなくなるためです。代わりに、画像に示すように、半穴位置に特別な加工を施し、ミリングツールが銅箔を傷つけないように十分なクリアランスを確保する必要があります。
外部接続付きハーフホールボード:
半穴ボードをネスティングする際、特に半穴が端にある場合は、フライス加工ツールのためのスペースを確保することが重要です。三辺半穴ボードには、折り返しネスティング方式が推奨されます。この方式では、フライス加工が必要な領域をまとめて配置し、フライス加工しない領域を外側に残すことで、接合を簡素化します。図に示すように、スペースを確保せずにネスティングを行うと、ボードを成形できなくなります。
四面半穴ボード：
四面半穴ボードの場合、フライス加工のための十分なクリアランスを確保することが不可欠です。接合面積が小さいためボードが破損するのを防ぐため、コーナーはスタンプ穴を使用して接合する必要があります。接合面積が小さすぎる場合は、スタンプ穴を使用せず、ボードのコーナーを直接接合することを検討してください。
ボード端のコンポーネントを考慮する
エッジコンポーネント:
部品がPCBの端からはみ出す場合、間隔をあけずにネスティングしないでください。ネスティングすると部品同士が干渉してしまうためです。部品が端からはみ出すような基板を設計する場合は、部品を正しく配置し、はんだ付けできるように、プロセスエッジに切り欠きを追加する必要があります。
ボードの端を超えるコンポーネント:
基板の端からはみ出した部品をネスティングする場合は、はみ出した部品を外側に向けて折り返すネスティング方式を採用してください。これにより、干渉なく組み立てることができます。部品が内側を向いていると、図に示すように、他の基板上の部品と衝突し、組み立てができなくなります。
スタンプホールブリッジングネスティング
不規則な形状と丸い形状の PCB:
- 不規則な形状や円形のボードでは、Vカットが使用できないため、スタンプホールブリッジングでネスティングする必要があります。円形ボードの場合、間隔をあけずにVカットネスティングを行うと接合部が狭くなり、ボードが破損しやすくなります。また、製造後にエッジにバリが発生することもあります。スタンプホール接合を使用する場合は、スタンプホールの配置と間隔が適切であることが重要です。スタンプホールの間隔が広すぎるとボードが破損する可能性があり、間隔が狭すぎると接合が不十分になり、破損の原因となります。
スタンプホール + Vカット
V-CUTとスタンプホールネスティングの組み合わせ：
- 外形が不規則なボードの場合、Vカットとスタンプホール接合を組み合わせてネスティングを行うことができます。ただし、切削面積が大きくなるとボードが破損する可能性があります。これを防ぐには、接合部にスタンプホールを追加して補強し、ボードの破損を防ぐ必要があります。
（写真-スタンプホール + Vカット）
