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本文所涉及的PCB拼板是指PCB設(shè)計(jì)時(shí)所做的拼板。一個(gè)優(yōu)化的拼板尺寸應(yīng)使PCB在制做生產(chǎn)拼板時(shí)，能夠獲得盡可能高的板材利用率，因而獲得較低的PCB價(jià)格。這里主要討論在如何通過控制拼板上所加邊條、PCB單元數(shù)量、PCB單元排列方式、拼板方式等來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的拼板尺寸，從而達(dá)到降低PCB成本的目的。

 

一、PCB拼板設(shè)計(jì)的意義

在PCB完成布線后，由于PCBA組裝流程的要求，需要對于一些具有特殊外形的PCB進(jìn)行拼板設(shè)計(jì)，從而使后續(xù)的PCBA組裝流程能夠順利進(jìn)行。拼板設(shè)計(jì)時(shí)通常需要增加邊條，并將一個(gè)或若干PCB單元與邊條以一定的方式連接在一起，形成滿足PCBA組裝要求的PCB外形。拼板的尺寸會(huì)對PCB生產(chǎn)時(shí)的材料利用率和生產(chǎn)拼板尺寸產(chǎn)生直接影響，甚至是顯著影響PCB的價(jià)格。而拼板中邊條的數(shù)量、寬度、位置、PCB單元的數(shù)量、PCB單元的排列方式、連接的方式、槽寬都將影響到拼板尺寸。

本文主要討論拼板設(shè)計(jì)過程中，在滿足PCB和PCBA組裝流程要求的前提下，如何通過控制這些影響因素，來優(yōu)化拼板的尺寸，使其能在形成PCB生產(chǎn)拼板時(shí)產(chǎn)生高的板材利用率和合適的生產(chǎn)拼板尺寸，從而獲得較低的PCB報(bào)價(jià)。

 

二、什么情況下需要做拼板設(shè)計(jì)

以下情況需要對PCB進(jìn)行拼板處理，形成拼板，以滿足PCBA組裝需求：

（1）設(shè)計(jì)本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)需求

（2）元器件焊盤靠PCB板邊太近，頂層小于4.06 mm，底層小于5.08 mm（頂層小于0.16英寸、底層小于0.2英寸）

（3）需要焊錫的測試點(diǎn)靠板邊太近，頂層小于4.06 mm，底層小于5.08 mm（頂層小于0.16英寸、底層小于0.2英寸）

（4）不規(guī)則外形或尺寸過小，不能順利通過PCBA組裝生產(chǎn)線

（5）為提高PCBA組裝生產(chǎn)效率

 

三、關(guān)于拼板的術(shù)語和定義

介紹關(guān)于拼板的術(shù)語和定義，以方便說明如何從成本角度出發(fā)，優(yōu)化拼板。

1、什么是拼板

拼板是指為滿足PCBA組裝要求，必要時(shí)對PCB單元增加邊條，并將一個(gè)或若干PCB圖形與邊條用一定的方式連接在一起，形成較大的、規(guī)則的PCB外形。常用的拼板方式有兩種：連接筋（圖1）和V-CUT（圖2）。[編者注：此拼板是交付單元]

 

2、什么是生產(chǎn)拼板

生產(chǎn)拼板是指在生產(chǎn)PCB時(shí)，為提高生產(chǎn)效率和滿足制程需要，增加工藝邊并將一個(gè)或若干個(gè)拼板與工藝邊連接在一起，如圖3所示。[編者注：此生產(chǎn)拼板是生產(chǎn)在制品（Panel）]

 

3、什么是板材利用率

板材利用率＝（拼板面積 * 拼板數(shù)量 / 生產(chǎn)拼板面積）×100%，即板材利用率＝（X×Y×n/AxB）*100%

 

4、什么是標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)拼板

（1）標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)板尺寸。

PCB用覆銅板尺寸是固定的，PCB生產(chǎn)拼板是由其裁剪而成，所以生產(chǎn)拼板通常具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸A×B，如表1所示。因?yàn)楦层~板尺寸及各PCB公司生產(chǎn)設(shè)備能力等差異，表1中沒有囊括所有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

（2）生產(chǎn)拼板中的常規(guī)參數(shù)。

生產(chǎn)拼板上的常規(guī)參數(shù)各家PCB公司可能存在差異，表2中是一些典型值（指最小值）。

 

四、PCB設(shè)計(jì)拼板過程中的成本控制

在PCB生產(chǎn)拼板中（圖3），最小拼板之間間距（a1，a2）、工藝邊尺寸（b1，b2）相對比較固定，拼板尺寸（X×Y）的改變，可能使生產(chǎn)拼板中拼板總數(shù)量（n）增加，或使生產(chǎn)拼板尺寸（A×B）減小，提高板材利用率。因此，拼板尺寸會(huì)對PCB生產(chǎn)時(shí)的板材利用率和生產(chǎn)拼板尺寸產(chǎn)生直接影響，從而影響PCB的價(jià)格。以下介紹在設(shè)計(jì)拼板過程中，如何優(yōu)化拼板尺寸。

 

1、拼板邊條和槽寬標(biāo)準(zhǔn)化

在滿足PCB制程和PCBA組裝制程的前提下，應(yīng)拼板的邊條和槽寬最小化，這樣可以使拼板的整體尺寸減小，提高生產(chǎn)拼板選擇的靈活性和板材利用率。

總結(jié)形成如下圖4所示的邊條寬度和槽寬。

圖4

 

當(dāng)PCB圖形中有可供PCB生產(chǎn)、PCBA組裝時(shí)利用的安裝孔，則拼板的邊條上沒有必要增加安裝孔，這時(shí)可進(jìn)一步縮小所加邊條的尺寸。例如，將邊條寬度進(jìn)一步縮減為2.007 mm（0.079英寸），而邊條與PCB單元之間的槽寬仍保持2.007 mm（0.079英寸），這樣就保證了元器件到板邊的最小間距即4.064 mm（0.16英寸）。這種較窄的邊條應(yīng)在充分評估邊條剛性及PCBA組裝要求的條件下使用。而當(dāng)PCB圖形中沒有設(shè)計(jì)供PCBA組裝對位使用的反光點(diǎn)時(shí)，則需要在邊條上增加反光點(diǎn)，此時(shí)在拼板時(shí)需要使用較寬尺寸的邊條。因此，從這一點(diǎn)上來看，PCB圖形中不設(shè)計(jì)反光點(diǎn)是不可取的。

 

以下為拼板中優(yōu)化邊條和槽寬的應(yīng)用實(shí)例：

（1）PCB相關(guān)參數(shù)與拼板。

PCB為6層板，尺寸mm（in）182.4×198.91（7.181×7.831），有阻抗控制要求，需拼板原因是元器件離板邊小于4 mm、外形不規(guī)則。

如圖5所示是使用不同邊條寬度和槽寬的拼板，拼板1使用了標(biāo)準(zhǔn)邊條寬度和槽寬，而拼板2則采用了較大的邊條和槽寬，拼板方式均為連接筋。

圖5

 

（2）在生產(chǎn)拼板中的排列。

如圖6是兩種拼板在相應(yīng)生產(chǎn)拼板中的排列的示意圖。

圖6

 

（3）拼板優(yōu)劣分析和價(jià)格對比

這兩個(gè)拼板所需的生產(chǎn)拼板尺寸、板材利用率等如表3所示。