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PCB线路板拼板设计

时间:2017/4/14 9:20:28

PCB 拼板就是把几个PCB单元板采用各种可能的衔接方式组合在一同,如下图所示。通常状况下,硬件设计师在设计一块PCB时,他思索的是电气信号和线路板上元 件的排布,关注的是产品的功用问题。而关于PCB的制造及组装方面就思索较少。要完成PCB的制造顺利,特别是SMT组装方面,就需求特别关注PCB的拼 板设计。

一、拼板的目的和意义

  • 进步SMT组装效率,一个拼板包含的单板数量越多, 单个PCB在轨道传输运转的均匀时间就越少,贴装设备的应用率越高,就能够大大进步SMT的消费效率。

  • 提 高SMT消费质量,避免在消费过程中呈现不良问题。PCB上元件的散布密度大,局部元件如板边衔接器的外形轮廓可能超出PCB边缘,在回流焊接或波峰焊接 完成前,这些元件都是可挪动的,所以需求有额外的工艺边增加整个PCB拼板面积,避免这些板边元件遭到外部要素的影响而降低组装质量。

  • 便当操作,避免损伤。拼板的设计也是为了便当产线的操作,一个PCB的组装完成需求阅历很多步骤,将PCB废品或半废品放入周转箱,周转架停止传送、寄存、储存、运输等。这些操作过程中都需求特定的工艺边,避免PCB板上的元件损伤。


二、PCB拼板设计规则

      不论什么样的PCB,通常都需求采用拼板构造。只是拼板的设计方式很多,有时很难肯定采用何种拼板方式、拼板数量,需求综合思索多方面要素。

  • 拼板类型

    PCB拼板普通有两种方式(如上图),ABAB或AAAA。不能简单笼统地说哪一种拼板方式好,这需求思索板上的元件密度和散布情况以及设备配置情况来肯定,两种拼板方式都各有其优缺陷。

    1. ABAB , 俗称鸳鸯板或阴阳板或正反拼板设计,这种板的设计特性是拼板两面的元件散布是对称的,完整一样。这样的设计优点就是设备配置简单容易,消费前的准备操作简 单易行,一切的SMT组装只需求一次准备就好了:一张钢网,一套贴片程序,SPI检查程序,回流焊接温度曲线等。但是,关于PCB两面元件散布密度差别较 大的产品来说,这可能会招致另外的问题。有的产品设计,可能大局部元件集中在PCB的一面上,而另一面只要较少的、简单封装的元件,这种ABAB拼板方式 就不太好了。这种设计有时会招致一些细间距元件的印刷、贴装问题。假如板上有大质量元件,有时也会带来二次回流时元件掉落风险。最后,关于大批量的消费, 这种拼板招致设备的应用率不会太高。

    2. AAAA/BBBB, 这种非阴阴板设计,其优点是依据其板上元件的散布特性:大小,密集水平合理布置设备配置,消费流程,进步设备应用率。也由于相同构造的元件处于拼板同一 侧,所以能够合理布置消费流程,如防止密间距元件的印刷短路或高外形、大质量元件在二次回流时的掉件问题。这种拼板方式的缺乏的中央,主要是拼板的两个面 的消费和组装是完整不一样的,与ABAB相反,一切的准备如钢网,SPI检查程序、贴装程序、AOI检查、回流温度曲线等,正反两面是不同的,以至消费线 也需求准备两条,这不适用于小批量多型号的产品。当然,关于大批量,假如产线配置慌张也不倡议作为首选设计。特别是在NPI阶段,给消费方案布置带来困 扰。

    3. 有时也会呈现,多品种型的板拼接在一个拼板内,这也是有可能的,如下图所示。假如产品内部含有多块PCB,而且这些板内部信号层散布类似就能够思索采用此种设计。

  • 拼板单元板数量

    一 个拼板内应该包括几个单元板,这个数量问题需求依据实践状况来肯定,准绳上,数量越多越好,数量越多,单个PCB在轨道上传输损耗的时间就越少,设备的 应用率越高;同时,拼板数量越多,PCB制造所用的资料应用率也越高,本钱也就相应降下来了。当然这也是有一个限度,有时随着拼板数量的增加,单元板的材 料本钱反而会上升,这主要是由于PCB制造厂家的设备才能限制了。详细一个拼板需求包含几个单元板,这可能需求从以下几个方面来思索:

    1. 设备的才能,设备可以消费制造(印刷或贴装)的最大PCB尺寸。在这个最大允许尺寸范围内,包含几个单元板都是能够的。

    2. PCB厚度,假如PCB板厚度较小,这就需求思索回流或波峰时整个板的变形了,所以,拼板尺寸也就需求思索减小PCB的变形对组装质量的影响。

    3. 能否夹具辅助消费,关于厚度较小的PCB,假如有夹具辅助消费,其拼板尺寸也能够放宽请求,但这可能会触及本钱增长问题了。

    4. 消费操作能否容易,尺寸太大可能带来操作平安问题,这也是需求思索的问题。


  • 衔接点外形&尺寸

    拼板内部单元板之间,单元板和工艺边之间需求设计一个恰当的衔接,既能保证消费过程中有足够的强度支撑,又需求思索组装完成后,切除工艺边和衔接点操作简单容易,而且不会形成其它的质量问题。

    连 接点的设计, 普通主要有三种方式(如下图):V-Scoring,邮票孔及常规衔接。终究采用哪一种方式,主要依据本人的设备消费才能肯定:假如没有自 动分板设备,而仅是采用手动分板,就能够思索采用V-Scoring或邮票孔衔接方式;假如采用机械设备分板工艺,采用任何一种设计都是能够的。

    1. V-Scoring设计: 通常这个角度坚持为30°,45°或60°,切口中心保存厚度普通为0.5mm,这能够依据实践状况去修整。假如拼板外形大,而且板上的元件重,担忧工艺 边断裂而影响消费,这个厚度可恰当增加。反之,假如没有这些担忧,反而分板毛刺偏大影响装配,这个厚度也能够恰当减小。

    2. 邮票孔的设计尺寸可参照下图,孔径和孔距设计准绳也V-Scoring一样,普通用于手工分板设计,需求思索消费组装过程中足够强度也需求思索分板简单易行。

    3. 普通衔接设计普通说来没有强度方面的顾忌,只需求思索后续的分板问题,这种衔接需求采用机械设备辅助剖析,如Punch、 Router等。倡议尺寸如下图所示,主要需求思索后续分板的效率问题。

  • 其它设计规则:

    1. 在拼板内每个单元板之间保存 1.6mm 或 2.4mm的距离以有利于Router或Punch分板,假如采用小于1.6mm的宽度,需求思索设备能否适用于这类小间隙。

2. 在拼板的四角上,设计不需求镀层的工具孔,整个拼板要保证最少两个孔,孔的尺寸 3.05±0.05mm。孔的中心应该定位在PCB角落,X、Y方向各5mm的位置。

3. 拼板的四角上应该设计5mm半径的圆角或倒角,以避免在轨道传输带上卡板。

4. 拼板设计必需保证基准点边缘(包括绿油开孔)间隔拼板边缘至少5mm的间隔。正反两面基准点不要对称放置,这样能够经过设备本身的辨认功用避免PCB反向进入机器。

5. 可在拼板边缘设计一处方向标识,如下图边缘处的半圆形孔,以避免消费时,PCB方向错误。

6. PCB拼板的最大外形公差请求控制在0.05mm范围内。


3. 完成拼板设计所需求材料

      假如想要设计一个好的拼板图,必需要有足够的信息支撑,否则就可能由于拼板设计不合理形成后续的SMT组装或分板质量问题。要完成一个合格的拼板设计,通常需求下面的数据信息支持。

  • Gerber文件,包含PCB元件散布,思索拼板距离及衔接点放置位置;

  • PCB外形轮廓图,理解PCB的外形尺寸规格;

  • 大型元件,特别是板边元件的规格书,需求设计拼板距离,避位等。


4. 拼板设计不良对消费的影响

      在实践工作中,经常会由于各种各样的缘由,存在一些拼板设计问题,这些问题可能招致消费不能正常停止、分板艰难等。

  • 没有避位设计,板边的元件不能正常装;

  • 单元板之间的间隔太小,形成模具制造艰难或刀具容易损坏;

  • 工艺边太窄,轨道传输时时,靠近板边的锡膏或元件被抹除;

  • 拼板尺寸过大,高温变形而招致焊接不良;

  • 工艺边缺乏或衔接点偏少,招致拼板刚性缺乏而影响消费。


5. 总结

      以上主要是讨论刚性PCB的拼板设计请求,关于柔性FPC,可能由于消费方式的不同,而拼板方面的请求也会不同。不论怎样样,拼板的设计都是为了满足 SMT的组装请求和平安操作,组装完成后还是要回归到单板废品组装的,所以不论硬板还是软板,拼板设计时既要思索其组装强度请求,也要思索消费完成后的分 板请求,可以满足这两点,就是一个好的拼板设计了。

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