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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(yǔ)和定義
介紹關(guān)于拼板的術(shù)語(yǔ)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(duì)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(duì)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(duì)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(píng)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(duì)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(duì)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。
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