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PCB拼板方式與技巧及注意事項

發(fā)布日期:2021-08-24

PCB設(shè)計完成到線路板制作階段前,還有一個非常重要的步驟未完成,那就是PCB拼板。拼板有時候由客戶自行提供,有時候則是線路板廠的工程師拼板完成后給到客戶進行確認,確認無誤后再投入生產(chǎn)制作。


PCB拼板不僅牽涉到PCB電路板的質(zhì)量,更能影響PCB生產(chǎn)的成本,如何在確保PCB電路板的質(zhì)量前提下,進行合理有效的拼板,從而節(jié)省原材料,是PCB設(shè)計公司、PCB廠家需要特別注意的一個問題。

PCB拼板方式與技巧

什么是PCB拼板?


現(xiàn)在的電子產(chǎn)品都在向小型輕便化方向發(fā)展。當(dāng)你的設(shè)計PCB電路板特別特別小,有的電子產(chǎn)品模塊小到幾厘米見方那么的小塊時,PCB加工制造倒還好說,但是到了PCB裝配環(huán)節(jié),那么小的面積放在貼片機上進行裝配就帶來了問題,沒有辦法上裝配生產(chǎn)線!


這里就需要對小塊PCB進行拼版,拼成符合裝配上機要求的合適的面積,或者拼成陰陽板,更加便于貼片裝配。一般情況下,線路板廠家會提供拼板的服務(wù)。

拼板制作的PCB電路板

圖1 拼板制作的PCB電路板(還未分板)

PCB拼板,就是把多個單獨的線路板(相互沒有連線的板子)合并成一塊板子一起制作。這樣的話可以一次生產(chǎn)多種板子,速度很快,而且一般價格都會比單獨PCB打樣便宜。


PCB拼板的前提是需要拼板的電路板的層數(shù)以及制作工藝是一致的,否則無法制作。


PCB拼板名詞術(shù)語解釋


1、Mark點


用來幫助SMT貼片機的光學(xué)定位有貼片器件的PCB板對角至少有兩個不對稱基準(zhǔn)點,整塊PCB光學(xué)定位用基準(zhǔn)點一般在整塊PCB對角相應(yīng)位置;分塊PCB光學(xué)定位用基準(zhǔn)點一般在分塊PCB對角相應(yīng)位置;對于引線間距≤0.5mm的QFP方形扁平封裝和球間距≤0.8mm的BGA球柵陣列封裝的器件,為提高貼片精度,要求在IC兩對角設(shè)置基準(zhǔn)點。


PCB電路板上的Mark點

圖2 PCB電路板上的Mark點

PCB拼板中的Mark點分布

圖3 PCB拼板中的Mark點分布


2、工藝邊


為了輔助生產(chǎn)插件走板、焊接過波峰焊在PCB板兩邊或者四邊增加的部分,主要為了輔助生產(chǎn),不屬于PCB板的一部分,生產(chǎn)完成需去除的部分。

延伸閱讀:什么是PCBA制程中的波峰焊,一文看懂PCBA中的波峰焊工藝流程,解決PTH/DIP工藝問題


PCB工藝邊

圖4 PCB工藝邊


線路板制作前為什么要拼板?


PCB拼板的原因主要有兩點:


1、PCB拼板有利于節(jié)省成本與方便線路板廠生產(chǎn)


PCB制作所用的覆銅板(CCL覆銅板,PCB制作過程中的基礎(chǔ)材料,欲了解更多請參見這兩篇文章:PCB板材原料的區(qū)別你了解多少?【干貨】你想了解的PCB板材基礎(chǔ)知識都在這里)在出廠時都是統(tǒng)一的規(guī)格,但是不同客戶的不同線路板的規(guī)格卻是千差萬別的。線路板有大有小,有長有短,有規(guī)則的外型也有不規(guī)則外型,如何在相同的覆銅板尺寸的情況下,最有效的利用覆銅板的利用率,節(jié)省原材料的成本即是線路板拼板的意義所在。


相關(guān)閱讀:PCB打樣的價格是多少?以及PCB電路板的價格是由哪些因素決定的?


2、PCB拼板有利于后續(xù)的SMT貼片生產(chǎn)


電路板制作完成以后需要上SMT貼片流水線貼上元器件,每個SMT的加工工廠都會根據(jù)流水線的加工要求,規(guī)定電路板的最合適的尺寸規(guī)定,比如尺寸太小或者太大,流水線上固定電路板的工裝就沒法固定。那么問題來了,如果我們的電路板本身尺寸小于工廠給的尺寸規(guī)定時怎么辦?那就是需要我們把電路板拼板,把多個電路板拼成一整塊。拼板無論對于高速貼片機還是對于波峰焊都能顯著提高效率。


PCB拼板的方式選擇


PCB拼板的方式主要有V-CUT、沖槽、郵票孔這三種方式。拼板尺寸不能太大,也不能太小,一般很小的板子可以拼板加工或者方便焊接而拼板。


1、PCB拼板方式之一—V-CUT(V形槽)


V割,又稱V-CUT,是在兩個板子的連接處畫一個槽,這個地方板子的連接就比較薄,容易掰斷。在拼板時將兩個板子的邊緣合并在一起就可以。另外V割一般都是直線,不會有彎曲圓弧等復(fù)雜的走線,所以在拼版時可以盡量在一條直線上。注意在兩個板子之間給V割留有間隙,一般0.4mm就可以。V割線可以使用2D線放在所有層進行表示。V-CUT是如今比較流行的PCB拼板方式。


V形槽適合于分離邊為一條直線的PCB板,如外形為矩形的PCB。V形槽的設(shè)計要求如下圖:

PCB拼板V形槽的設(shè)計要求

圖5 PCB拼板V形槽的設(shè)計要求

如圖所示,開V形槽后,剩余的厚度X應(yīng)為(?~?)板厚L,但最小厚度X須≥0.4mm。對承重較重的板子可取上限,對承重較輕的板子可取下限。V型槽上下兩側(cè)切開的錯位S應(yīng)小于0.1mm;由于最小有效厚度的限制,對厚度小于1.2mm的板子,不宜采用V槽拼板方式,如需加工V型槽,必須在加工單上說明V形槽加工要求。


2、PCB拼板方式之二—沖槽


沖槽指的是在板與板之間或者板子內(nèi)部按需要用銑床銑空,相當(dāng)于挖掉。


3、PCB拼板方式之三—郵票孔


由于V割只能走直線,所以只適用于規(guī)則PCB板的拼板連接。對于不規(guī)則的PCB板,比如圓形的,就需要使用到郵票孔來進行拼板連接。


所謂郵票孔的PCB拼板方式就是采用很小的孔把板與板之間連接起來,看起來像郵票上面的鋸齒形,所以叫郵票孔連接。郵票孔連接是板與板之間的四周都需要高控制毛刺,即只能使用一點郵票孔來代替V線。


郵票孔的拼板方式一般在異形板中使用的較多,且由于郵票孔非常小,用手也很容易掰斷。


一般過孔的直徑為0.65mm,一排5個過孔(當(dāng)然可以根據(jù)自己的需求增加,可以增強穩(wěn)固性),兩個過孔的間距(中心距離)為1mm。上下兩排過孔的距離為2mm。在PCB中只需要使用2D線畫出過孔,且過孔有1/3進入板子。然后在兩個板子之間畫一個框?qū)⑦^孔全部包住。2D線需要設(shè)置為所有層即可。


郵票孔拼板設(shè)計的三種連接方式


1、郵票孔與工藝邊連接,中間不穿導(dǎo)線時設(shè)置要求如圖-a

郵票孔與工藝邊連接,中間不穿導(dǎo)線時的拼板方式

圖a

2、郵票孔與工藝邊連接,中間穿導(dǎo)線時設(shè)置要求如圖-b,要求過孔兩邊的導(dǎo)線不在同一層布線,線寬要求0.3mm

郵票孔與工藝邊連接,中間穿導(dǎo)線時的拼板方式

圖b

3、當(dāng)兩拼板連接時,如不采用V型槽時,設(shè)置如圖-c

當(dāng)兩拼板連接時,如不采用V型槽時的拼板方式

圖c


以上三種連接方式兩個相鄰連接鍵之間的距離要求為6mm~40mm之間。


PCB拼板工藝要求


1、對于不規(guī)則PCB拼板后會有空隙在拼板兩邊,角落不得有掏空情況(至少一邊不掏空),否者SMT機器的定位錘無法定位,造成無法貼片。

2、對于PCB雙面板一定要注意焊盤過孔金屬化(PHT)與非金屬化(NPTH)。

 

 PCB拼板的十大拼板技巧


1、PCB拼板的外框(夾持邊)應(yīng)采用閉環(huán)設(shè)計,確保PCB拼板固定在夾具上以后不會變形(一般不允許在這個邊上開V槽);


2、PCB拼板寬度≤260mm(SIEMENS線)或≤300mm(FUJI線),根據(jù)產(chǎn)線的不同而不同,因為我們可能有很多物料,本身加工設(shè)備一個料槍對應(yīng)一個模組,因此如果拼板超過了模組的范圍,加工速度會變得非常慢。;如果需要自動點膠,PCB拼板寬度×長度≤125mm×180 mm;

PCB拼板需要考慮SMT貼片物料與模組的因素

圖6 PCB拼板需要考慮SMT貼片物料與模組的因素

3、PCB拼板外形盡量接近正方形,推薦采用2×2、3×3、……拼板;但不要拼成陰陽板;

PCB陰陽拼板

圖7 PCB陰陽拼板

4、尺寸較小的線路板之間的中心距控制在75 mm~145 mm之間;


5、設(shè)置基準(zhǔn)定位點時。為了保證檢測板的位置和水平,我們需要在板的邊沿設(shè)置三個以上的定位點,通過光學(xué)檢測這三個點,可以得到整個加工的基準(zhǔn)坐標(biāo)和板的水平度。通常在定位點的周圍留出比其大1.5 mm的無阻焊區(qū),正確做法為,離邊沿5mm,且行進方向不一致的時候間距不同(便于區(qū)分進入方向);

PCB拼板時需要在電路板邊緣設(shè)置三個以上的定位點

圖8 PCB拼板時需要在電路板邊緣設(shè)置三個以上的定位點

PCB拼板時基準(zhǔn)定位點的設(shè)置

圖9 PCB拼板時基準(zhǔn)定位點的設(shè)置

6、對于元器件的布置,首先需要注意的是所有的朝向要一致,不能出現(xiàn)鏡像這樣的情況,這樣會引起加工的坐標(biāo)定位問題;其次就是在邊緣(拼板外框與內(nèi)部小板、小板與小板之間)不能有連接器伸出的情況發(fā)生,如果存在這種情況會妨礙焊接完成后刀具分板。

PCB拼板需要注意的是元器件的朝向要一致

圖10 PCB拼板需要注意的是元器件的朝向要一致

PCB拼板的邊緣不能有連接器伸出的情況

圖11 PCB拼板的邊緣不能有連接器伸出的情況

7、在拼板外框的四角開出四個定位孔,孔徑4mm±0.01mm;孔的強度要適中,保證在上下板過程中不會斷裂;孔徑及位置精度要高,孔壁光滑無毛刺;


8、PCB拼板內(nèi)的每塊小板至少要有三個定位孔,3≤孔徑≤6 mm,邊緣定位孔1mm內(nèi)不允許布線或者貼片(防止誤判斷);

PCB拼板小板上的定位孔的設(shè)置

圖12 PCB拼板小板上的定位孔的設(shè)置

9、用于PCB的整板定位和用于細間距器件定位的基準(zhǔn)符號,原則上間距小于0.65mm的QFP應(yīng)在其對角位置設(shè)置;用于拼板PCB子板的定位基準(zhǔn)符號應(yīng)成對使用,布置于定位要素的對角處;


10、大的元器件要留有定位柱或者定位孔,重點如I/O接口、麥克風(fēng)、電池接口、微動開關(guān)、耳機接口、馬達等。


PCB拼板其他注意事項


1、PCB在拼板時要注意留邊和開槽


留邊是為了再后期焊接插件或者貼片時能有固定的地方,開槽是為了把PCB板拆分開來。留邊的工藝要求一般在2-4MM,元器件要根據(jù)最大寬度進行PCB板放置。開槽就是在禁止布線層,或者材料層,具體跟PCB廠家商定,進行處理加工,設(shè)計人員進行標(biāo)示就可以了。PCB拼板是為了方便生產(chǎn),提高工作效率,你可以自行選擇。


2、v型槽和開槽都是銑外型的一種方式


在做拼版時可以很容易的將多個板子分離,避免在分離時傷害到電路板。根據(jù)你拼版的單一品種的形狀來確定使用哪種方式,v-cut需要走直線,不適合尺寸不一的四種板子。


3、拼版要求


一般是不超過4種,每種板的層數(shù)、銅厚、表面工藝要求相同,另外與PCB廠家工程師協(xié)商,達成最合理的拼版方案。


拼板就是為了節(jié)省成本,如果生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,批量較大建議單獨生產(chǎn),拼板還要承擔(dān)廢品率10%-20%不等。


PCB拼板的具體操作步驟


下面以Altium Designer09為基礎(chǔ)講解PCB板的拼版方法,圖13是用到的PCB板(長80mm,寬63mm),把其拼版成2行3列的效果。

PCB拼板步驟一

圖13

1、按住左鍵不松,拖拽鼠標(biāo),選中PCB板,如圖14和圖15。

PCB拼板步驟二

圖14

PCB拼板步驟三

圖15

2、按下Ctrl+C組合鍵,此時出現(xiàn)十字圖形,用來選擇基準(zhǔn)點,這里我們將其中心對準(zhǔn)右下角,單擊鼠標(biāo)左鍵,如圖16。

PCB拼板步驟四

圖16

3、這時按照如圖17步驟操作

PCB拼板步驟五

圖17

點擊Paste Special(特殊粘貼)之后會出現(xiàn)如圖18下對話框,第一個復(fù)選框不能勾選,如果勾選只能復(fù)制你所在的當(dāng)前層,例如:你現(xiàn)在在Toplayer層,那么你復(fù)制的只是Toplayer上的東西,其他層的東西將不會被復(fù)制。第二個也不能選,如果選上,會出現(xiàn)如圖19所示情況,這里我們直接將第三個復(fù)選框選上就好。(可使用快捷鍵E—A進行操作)

PCB拼板步驟六

圖18

PCB拼板步驟七

圖19

4、完成步驟3,這是我們點擊圖18中的Paste Array,出現(xiàn)如圖20所示對話框。

PCB拼板步驟八

圖20

Place Variables選項中的Item Count是設(shè)置粘貼的個數(shù),Array Type是用來設(shè)置粘貼PCB板的排列類型,有2種,Circular是環(huán)形排列,linear是線型排列,根據(jù)自己的需要選擇,這里我們選擇Linear,Linear Array是用來設(shè)置粘貼的每塊PCB板之間的相對位置,參考點是步驟2點下去的那一點,這里我們選擇X坐標(biāo)為80mm(這里的單位我們可以在第2步中點擊Q在mm和mil之間切換),y坐標(biāo)為0mm設(shè)置好后我們點擊OK,這時出現(xiàn)十字圖形,這個十字圖形的中心對應(yīng)與3塊PCB板的第一塊PCB板的位置就相當(dāng)于步驟2中點下去的哪一點相對于原PCB板的位置,點擊左鍵,即可放置3塊PCB板,根據(jù)自己的需要放置3塊PCB板,放置時出現(xiàn)如圖21所示,意思是需不需要從新敷銅,這里點擊選擇NO不需要,不然結(jié)果如圖22。如果在圖20中的Array Type中我們選擇Circular并把CircularArray下面的復(fù)選框選中,并在Spacing(degrees)后寫45,點擊Ok,這時出現(xiàn)十字圖形,這個十字圖形的中心對應(yīng)與3塊PCB板的第一塊PCB板的位置就相當(dāng)于步驟2中點下去的那一點相對于原PCB板的位置,這時粘貼的3塊PCB板之間的相對夾角是45度,如圖21。

PCB拼板步驟九

圖21

PCB拼板步驟十

圖22

PCB拼板步驟十一

圖23

5、重復(fù)上述第2步,第3步,第4步操作,注意此時在2步驟中的左鍵點擊的那一點,點在右上角,此時完成2行3列的拼板現(xiàn)象如圖24,最后要加上工藝板邊(工藝板邊加在線路板的長邊),切換到Keep-Out-Layer繪制,同時加上mark點如圖25所示。

PCB拼板步驟十二

圖24

PCB拼板步驟十三

圖25

關(guān)于-PCB拼板詳細完整教程.doc

PCB拼板技巧.doc

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