多层铜复合材料截面分析｜Wire EDM 精密切割案例

透过切割方向与放电参数优化，改善多层材料的截面剥离问题，并协助电子制造商导入量产抽样检验。

客户背景与量产抽样检验需求

本案例客户为台湾一家先进电子制造商， 需对以铜为主要导电材料的多层复合结构进行截面检验。 基于客户保密要求，本文不揭露公司名称、 产品照片、完整材料组成及精确工件尺寸。

客户需要从量产产品中抽取样品， 透过截面剖切观察内部铜层的排列、 接合状态，以及是否出现剥离、裂痕等外观异常， 作为制程品质检验的一部分。

然而，客户具有十多种不同的产品型号， 各型号的尺寸及定位需求有所差异。 因此，本次专案除了需要满足精密截面检测需求， 也必须兼顾多型号共用、加工效率及日常操作便利性。

加工挑战：降低机械切割对多层结构的影响

客户曾使用传统锯片及钻石线切割机进行截面制备， 但接触式切割过程出现材料拖曳、 中间层剥离与镀层间分离， 可能影响后续对原始材料结构的判读。

相较之下，线切割放电加工（Wire EDM）利用电极线与工件之间的受控放电进行材料去除， 不需要刀具直接接触工件， 可降低机械切削力对多层结构的干扰。

初期改用Wire EDM 后，已不再出现机械拖曳， 但部分截面仍有层间剥离。 工程团队进一步确认，切割方向与放电参数是影响本案例加工品质的重要因素， 不能仅靠更换加工方式解决问题。

图1｜JSEDM 线切割放电加工与治具制作示意（非客户产品照片）

加工测试与精密截面量测整合

图2｜厂内精密量测设备协助截面分析与加工参数优化

针对客户的加工要求，JSEDM 进行多次试切， 并与客户共同确认切割方向、截面位置及加工品质需求。

测试期间，JSEDM 运用厂内KEYENCE VK-X3000 精密量测设备辅助截面观察与分析，并比较不同切割方向及加工条件。 此专案最终以截面外观与层间完整性作为主要验收依据， 并未设定特定Ra 或尺寸公差作为验收数值。

工程团队发现，沿着平行叠层方向切割时， 初期较容易产生剥离； 改以垂直叠层方向切割虽可避免此问题，但加工行程较长、耗时较多。 最终透过多轮试切，综合调整放电条件、 进给及冲水等因素， 使平行方向切割也能符合截面外观要求。

由于试切、量测与分析皆可在JSEDM 厂内完成， 工程团队能快速确认加工结果并进行下一轮测试， 减少样品往返与等待外部量测回馈的时间。

客制化通用治具：支援十多种产品型号

客户具有十多种不同的产品型号， 若每种型号都需要独立治具， 不仅增加制作与管理成本， 也会提高操作人员更换工件及调整加工位置的负担。

因此，JSEDM 依据不同工件的尺寸、 定位需求与指定切割方向， 进行专用治具设计， 并透过实际装夹与加工测试确认适用性。

最终完成一套可共用于十多种产品型号的通用治具。 切换型号时只需更换工件，不必重新调整或更换治具， 使日常装夹与定位作业更加简便。

搭配预先建立的加工参数， 让原本需要较多经验判断的加工程序， 更容易转换为标准化的日常抽样检验作业。

图3｜一套通用治具支援十多种型号的截面抽检需求

加工效率与现场操作流程优化

对于量产抽样检验而言，加工品质与切割时间同样重要。 因此，本次专案并非单纯追求最低表面粗糙度， 而是依照客户需要观察的截面特征， 共同确认适合的切割方向、加工品质及加工时间。

最终采用容易取得、使用成本具优势的Ø0.25 mm 标准电极线， 以一次切割（1 Cut）完成截面制备。 依本次测试条件，单件切割时间约15～20 分钟； 相较垂直叠层方向的切割方案，加工时间缩短超过50%， 同时维持客户要求的截面外观品质。 上述时间为本案例条件下的结果， 并非所有材料或尺寸的通用加工速度。

在Wi-200S 交机期间， JSEDM 工程团队也前往客户厂内， 与操作人员共同确认工件装夹方式、 操作手法及实际加工流程。

针对现场发现需要改善的部分， 工程团队依据使用情况快速修改治具， 使其更符合客户的实际作业需求。

这项能力来自JSEDM 自有的治具设计、精密加工及量测设备。 从前期试切、截面分析、治具开发到交机时的现场调整， 皆能由工程团队直接协调执行， 减少不同供应商之间的沟通与等待时间。

专案成果：从加工验证到量产抽样检验

经过切割方向比较与多轮参数优化， JSEDM 成功以平行叠层方向完成截面切割， 改善初期出现的层间剥离问题。 最终截面经JSEDM 与客户双方外观检查确认符合检验需求； 此结果不代表已进行材料接合强度或微观缺陷的定量验证。

除了加工条件的调整， 本次专案也完成了一套可适用于十多种产品型号的通用治具。 透过整合工件定位方式与预设加工​​参数， 让操作人员能更方便地进行不同型号的抽样检验， 减少治具更换及重复设定的时间。

从前期试切、KEYENCE VK-X3000 截面量测、 治具设计与制作， 到交机时的现场操作确认及治具修改， 皆由JSEDM 工程团队直接参与。

目前Wi-200S 已完成交机， 并正式导入客户的量产抽样检验流程。

多层导电材料Wire EDM 截面加工常见问题

Wire EDM 能改善多层铜材料切割时的层间剥离吗？

Wire EDM 透过放电去除导电材料， 不会产生锯片或钻石线的直接机械拖曳。 但层间剥离仍可能受到放电条件、 切割方向与材料结构影响。 本案例透过实际试切与参数优化， 改善了初期的剥离现象。

切割方向为什么会影响多层材料的加工品质与时间？

本案例中，平行叠层方向切割的路径较短， 但初期容易出现层间剥离； 垂直方向切割的截面外观较稳定， 却需要更长的加工行程。 经调整放电与加工条件后， JSEDM 最终采用平行方向切割， 时间较垂直方案缩短超过50%。

这项截面检验需要特殊电极线或多次修刀吗？

本案例采用常见的Ø0.25 mm 电极线， 透过一次切割完成样品截面制备， 单件约需15～20 分钟。 实际时间与品质会因材料、工件几何、 切割路径及验收要求而异。