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本文所涉及的PCB拼板是指PCB設計時所做的拼板。一個優(yōu)化的拼板尺寸應使PCB在制做生產拼板時，能夠獲得盡可能高的板材利用率，因而獲得較低的PCB價格。這里主要討論在如何通過控制拼板上所加邊條、PCB單元數量、PCB單元排列方式、拼板方式等來實現(xiàn)優(yōu)化的拼板尺寸，從而達到降低PCB成本的目的。

 

一、PCB拼板設計的意義

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進行拼板設計，從而使后續(xù)的PCBA組裝流程能夠順利進行。拼板設計時通常需要增加邊條，并將一個或若干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。拼板的尺寸會對PCB生產時的材料利用率和生產拼板尺寸產生直接影響，甚至是顯著影響PCB的價格。而拼板中邊條的數量、寬度、位置、PCB單元的數量、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計過程中，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生產拼板時產生高的板材利用率和合適的生產拼板尺寸，從而獲得較低的PCB報價。

 

二、什么情況下需要做拼板設計

以下情況需要對PCB進行拼板處理，形成拼板，以滿足PCBA組裝需求：

（1）設計本身的機械結構需求

（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組裝生產線

（5）為提高PCBA組裝生產效率

 

三、關于拼板的術語和定義

介紹關于拼板的術語和定義，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，必要時對PCB單元增加邊條，并將一個或若干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、什么是生產拼板

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

 

3、什么是板材利用率

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

 

4、什么是標準生產拼板

（1）標準生產板尺寸。

PCB用覆銅板尺寸是固定的，PCB生產拼板是由其裁剪而成，所以生產拼板通常具有標準尺寸A×B，如表1所示。因為覆銅板尺寸及各PCB公司生產設備能力等差異，表1中沒有囊括所有的標準尺寸。

（2）生產拼板中的常規(guī)參數。

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

 

四、PCB設計拼板過程中的成本控制

在PCB生產拼板中（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，可能使生產拼板中拼板總數量（n）增加，或使生產拼板尺寸（A×B）減小，提高板材利用率。因此，拼板尺寸會對PCB生產時的板材利用率和生產拼板尺寸產生直接影響，從而影響PCB的價格。以下介紹在設計拼板過程中，如何優(yōu)化拼板尺寸。

 

1、拼板邊條和槽寬標準化

在滿足PCB制程和PCBA組裝制程的前提下，應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，提高生產拼板選擇的靈活性和板材利用率。

總結形成如下圖4所示的邊條寬度和槽寬。

圖4

 

當PCB圖形中有可供PCB生產、PCBA組裝時利用的安裝孔，則拼板的邊條上沒有必要增加安裝孔，這時可進一步縮小所加邊條的尺寸。例如，將邊條寬度進一步縮減為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）。這種較窄的邊條應在充分評估邊條剛性及PCBA組裝要求的條件下使用。而當PCB圖形中沒有設計供PCBA組裝對位使用的反光點時，則需要在邊條上增加反光點，此時在拼板時需要使用較寬尺寸的邊條。因此，從這一點上來看，PCB圖形中不設計反光點是不可取的。

 

以下為拼板中優(yōu)化邊條和槽寬的應用實例：

（1）PCB相關參數與拼板。

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使用了標準邊條寬度和槽寬，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）在生產拼板中的排列。

如圖6是兩種拼板在相應生產拼板中的排列的示意圖。

圖6

 

（3）拼板優(yōu)劣分析和價格對比

這兩個拼板所需的生產拼板尺寸、板材利用率等如表3所示。