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pcb 工艺边及拼板规范

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好的,这是一份关于PCB工艺边及拼板规范的中文解释和要点:

PCB 工艺边 (PCB Panelization Rail / Breakaway Tab / Process Edge)

  1. 定义:

    • 工艺边是PCB设计、制造和组装过程中,为了满足设备生产和夹持的需要,在单个PCB单元拼板整体的边缘额外增加的辅助性边框
    • 这些边框在最终产品装配前会被移除,不是产品本身的一部分。
  2. 目的:

    • SMT设备夹持: SMT贴片机、印刷机、AOI/AXI等设备需要通过轨道传输PCB,工艺边为设备的轨道夹边提供了足够的、无元件干扰的安全夹持区域
    • 支撑强度: 对于尺寸很小、形状不规则的PCB单元,或者需要点胶、波峰焊等工艺的板子,拼板后的整体工艺边能提供必要的机械强度,防止板子在流水线上变形或断裂。
    • 设备定位基准: 工艺边上通常会放置重要的光学定位点(Mark点)夹持标记(如夹边齿、夹持槽),作为设备的视觉和机械定位基准。
    • 方便自动化生产: 确保板子在各种自动化设备中顺畅流转。
    • 提高效率: 对小板进行拼板时,工艺边是整个拼板夹具的基础。
  3. 关键规范:

    • 宽度: 通常不小于5mm。常见的标准宽度是5mm。对于非常重或有特殊工艺要求的板子,可能需要更宽(如8mm或10mm)。具体宽度需与PCB制造商和SMT工厂确认。
    • 清洁度: 工艺边区域内禁止放置任何元器件、走线、覆铜、丝印、测试点或重要Mark点(Mark点应在工艺边上,但属于特殊允许项),只允许放置工艺边专用的Mark点、夹持齿、断点(V-Cut/邮票孔连接点)和拼版号。
    • 位置: 通常位于传送方向平行的两边(最常见是长边)。对于特殊形状或自动插件/波峰焊的板子,也可能需要四边都加工艺边。
    • Mark点:
      • 工艺边上必须放置用于整板定位的全局基准Mark点 (Global Fiducial),通常至少放置2-3个对角分布的非对称Mark点。
      • 对于高精度贴装,可能还需要在单元板内放置局部基准Mark点 (Local Fiducial)
      • Mark点需符合尺寸规范(常见直径1mm或1.5mm)、焊盘设计规范(阻焊开窗比焊盘大)、表面光洁度要求(无氧化、平整)并满足电气隔离要求。

PCB 拼板 (PCB Panelization)

  1. 定义:

    • 将多个独立的PCB单元 (Single PCB Unit) 排列组合成一个更大的PCB板 (Panel),通常添加工艺边后一起生产制造和组装。
    • 完成SMT/DIP组装等前端工序后,再将单个单元从拼板上分离下来。
  2. 目的:

    • 提高生产效率: 减少设备频繁更换板的次数,最大化设备利用率,一次处理多个单元板。
    • 降低成本: 减少原材料浪费(特别是小板),降低单板分摊的设备、人力、时间成本。
    • 方便小尺寸和异形板加工: 对尺寸太小或形状不规则的PCB,单独制造和组装非常困难甚至不可能,拼板后通过工艺边提供足够的支撑和夹持区域。
    • 标准化设备兼容: 使不同尺寸的PCB单元兼容标准化的设备轨道宽度。
  3. 关键规范:

    • 拼板尺寸:
      • 最大尺寸: 受限于设备平台尺寸(如贴片机、丝印机)和PCB厂的加工能力(压合尺寸、曝光尺寸),通常有一个上限(如550mm x 600mm 是常见上限)。
      • 最小尺寸: 受设备夹持能力限制(太小的板无法稳定夹持),通常不小于50mm x 50mm(具体取决于设备)。
      • 推荐尺寸: 尽量使用设备最常用、效率最高的标准尺寸范围(如250mm x 350mm)。
    • 拼板方式:
      • V-Cut (V-Cut / V-Scoring): 在同类型的、规则的矩形板之间,在PCB两面用V型刀轮切割出深槽(一般为板厚的1/3 - 1/2深度)。板边强度弱,分离时像“掰饼干”一样折断。
        • 特点: 分离后边缘整齐,成本低,效率高。
        • 限制: 仅适用于边缘平直的同厚度板,转角处需做处理。板边附近(V-Cut线两侧约2mm内)不能放置任何贴片元器件和高于2mm的插件元件引脚或座子
        • V-Cut余厚: 通常为0.4mm(±0.1mm),此厚度决定了分离的难易程度,需要兼顾强度和易分性。太薄易在SMT中碎裂,太厚不易分离。
      • 邮票孔 (Tab Routing / Mouse Bite): 用多个小钻孔(0.6mm - 1.0mm)组成的槽线将板子连接在一起。连接点称为“工艺桥”或“工艺点”。
        • 特点: 适用于异形板、需要拐角连接、板内有较高元件的情况(因为可以在避开元件处设置桥位)。
        • 限制: 分离后边缘会有毛刺(需打磨),成本略高于V-Cut。
        • 工艺桥宽度: 通常为2-3mm(最小不小于2mm)。
        • 布孔规范:
          • 孔直径:常用0.6mm或0.8mm。
          • 孔中心间距:常用0.8mm - 1.0mm。
          • 连接桥位上的孔数:通常单边6-8孔(可覆盖约5mm宽)。
          • 桥位间距(孔列间的空隙):通常不小于4mm
      • 混合拼板: 同一拼板中不同区域可能混合使用V-Cut和邮票孔。
    • 单元间距:
      • V-Cut: 通常为0mm(相邻板边共享一条V-Cut线)。即使有间距,也非常小(如0.1mm),主要是防止V刀损耗导致中心偏移的问题。
      • 邮票孔: 单元板之间必须留有间距通常不小于2.5mm,至少需容纳工艺桥及其间隙(邮票孔连接占用空间)。
    • 单元板到工艺边间距:
      • 至少3-5mm (强烈建议不少于3mm)。该空间用于放置断点(V-Cut或邮票孔),确保分离时不会伤到单元板上的任何元件、走线和丝印。此区域内也禁止放置元件和关键走线。
    • 安全间距 (Air Gap / Keepout):
      • 所有单元板边缘的关键导线、焊盘、铜箔、测试点到实际的分板边(V-Cut中心线或邮票孔桥位中心线)必须保持足够的距离
      • 建议:
        • 对V-Cut:关键元素距V-Cut中心线至少≥0.4mm
        • 对邮票孔:关键元素距最近的邮票孔孔壁(不是中心)至少≥0.3mm
        • 更保险的做法是统一留出至少0.5mm的空间。
    • Mark点要求:
      • 除了工艺边上的全局Mark点外,复杂的单元板(BGA、QFN、0201及以下小元件、关键功能区域)必须放置局部Mark点
      • Mark点需符合规范。
    • 连接强度:
      • 邮票孔拼板的工艺桥数量、位置和桥宽需要合理设计,确保在组装过程中不会因震动、应力而断裂。拐角处通常需要加强连接。
    • 拼板标识 (Panel ID):
      • 在工艺边或拼板空白处添加明显的拼板号、版本、项目名称等信息(通常用丝印)。
    • 微连接点:
      • 对于邮票孔拼板,PCB厂通常在工艺桥位之间添加细小的铜箔连接点,防止PCB蚀刻后单元板分离脱落。在SMT前或后去除。

CAD设计要点总结

  • 明确工艺边宽度(通常≥5mm),并与厂家确认。
  • 选择正确的拼板方式:规则矩形且边缘无高元件用V-Cut(余厚0.4mm±0.1mm);其他情况(异形、拐角、板内有高元件)用邮票孔(桥宽≥2mm,孔径0.6-1.0mm,中心距0.8-1.0mm,桥距≥4mm)。
  • 单元间距:V-Cut拼板间距极小(~0mm),邮票孔拼板间距≥2.5mm
  • 单元板到工艺边间距(放置断点区域)≥3mm(建议≥3mm)。
  • 所有元件、导线、铜箔、测试点等必须远离分板边(安全间距≥0.5mm)
  • 禁止在工艺边禁布区放置元件、走线、丝印、测试点。
  • 工艺边和单元板上放置符合规范的光学Mark点
  • 邮票孔桥位要确保足够的机械强度(位置、数量、宽度)。
  • 在工艺边上添加全局Mark点和必要的夹持齿/槽。
  • 添加拼板标识(拼板号等)。

重要建议

  • 在设计拼板方案前,务必与你的PCB制造商和SMT加工厂沟通确认他们的具体规范和要求,特别是工艺边宽度、拼板方式、最大尺寸、夹持边位置、Mark点要求等细节。每个工厂的设备能力可能略有差异。
  • 使用CAM软件或CAD软件(如Altium Designer, Allegro等)的专用拼板功能进行设计,更容易确保间距和规则。
  • 提交Gerber文件前,仔细核对拼板设计是否符合上述规范。

遵循这些规范能有效提高PCB的可制造性(DFM)、组装的良率、生产效率并降低成本。

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1、PCB拼板的外框(夹持)应采用闭环设计,确保PCB拼板固定在夹具上以后不会变形; 2、PCB拼板宽度≤260mm(SIEMENS线)或≤300mm(FUJI线);如果需要自动点胶,PCB

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接时便于装夹,避免安装在边缘部分的元器件与夹持爪碰撞,以及边缘导线和夹持爪之间粘连,沿PCB四周边缘均应留有不小于5mm的无元器件区及无铜箔区作为工艺。 采取拼板结构的PCB,当经过多次安装和焊接的PCB进行分割时,低于靠近转角边缘区域的元器件,必然承受较大的扭曲应力变形,从而

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edadoc 2019-07-04 11:24:02

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