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PCB生產為什么要做拼板及板邊?

time : 2019-08-15 09:04       作者:凡億pcb

為什么PCB生產時要做「拼板(panelization)」作業?然后打好SMT后又要再麻煩的裁切成單板?PCB的板邊(break-away/coupon)又是做什么用的呢?不是說板材使用得越少就越便宜嗎?板材使用率又是怎么一回事?
PCB生產為什么要做拼板(panelization)作業?
一般的電路板生產都會進行所謂的「拼板(Panelization)」作業,其目的是為了增加SMT產線的生產效率。
PCB通常都會有所謂「幾合一」的板子,比如說二合一(2 in 1)、四合一(4 in 1)…等。
 
如果你有機會到SMT生產線上走一遭,你會發現SMT產線的最大瓶頸(bottle neck)其實在「錫膏印刷(Solder paste printing)」制程,因為不論PCB的尺寸多大,其印刷所花費的時間幾乎都落在25秒上下,也就是說其后面單價較高的快速貼片打件機、泛用貼片打件機所花費的時間如果少于錫膏印刷機,就會空等,站在經濟效益的角度來看,這就是一種浪費。
其實,貼片機的速度非常快,快到一秒鐘可以打好幾個零件,有些貼片機甚至有好幾個吸嘴可以同時打件,以現在手機PCBA上面的零件數來看,如果只有單一片板子,應該花不到10秒就可以完成所有的貼片作業,所以將PCB做拼板來增加貼片的零件數,就可以增加貼片機的利用率,提升效率。當然,最好可以做到「生產線平衡(Line Balance)」讓每臺設備可以完全發揮效用。
PCB拼板還有另外一個好處,取放PCBA的時候可以節省時間,因為一次就可以同時取放多片板子,后續的板階測試如果可以做到連板測試也可以大大節省板子在治具中取放時所浪費的工時。
PCB生產為什么要做拼板及板邊?PCB生產為什么要做拼板及板邊?
最后,有些板子設計的時候呈現出不規則的形狀,比如這片【L】外型的板子,如果做成「方案1」,其左上角的地方就會一塊廢料,如果可以設計成上、下顛倒的拼板,廢料就可以大大的降低,這就是PCB板材利用率提升的概念。
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PCB拼板(panelization)的缺點與限制
? PCB拼板雖然有諸多優點,但等到所有的PCBA組裝作業完成,還是得再把它裁切(de-panel)成單板,多了一道制程,也就多了工時,也增加運送撞件的風險。
? 有些板子上面如果有細間腳與0201等過小零件,拼板的數目不可以太多,因為單板與單板之間是有公差的,如果拼板太多,可能會造成公差大到無法滿足錫膏印刷的精準度要求,最后錫膏印偏,焊錫出問題。
? 有些太薄的PCB也不建議拼板數目過多,因為PCB越薄變形量就越大,拼板數太多變寬,貼片打件與過回焊爐都是一種考驗。當然這方面可以用過爐載具或全程載具來克服,只是得考慮載具的費用與增加的人工成本。
 
PCB制作板邊(Break-away)的目的是什么?
PCB的板邊(break-away),有些老外也稱之為coupon,因為類似超商的折價卷,可以直接掰開,但基于品質考量,深圳宏力捷真的不建議用手來掰開多余的板邊,應該使用機器設備(Scoring、 Router)來去除板邊,以降低折板邊所產生的應力對板子與零件所造成的影響。
PCB的板邊設計最主要用途在輔佐PCBA組裝生產之用。現在的SMT產線其實非常高度自動化,而板子的運送靠的則是皮帶與鏈條,聰明的你應該已經想到了,板邊的最主要目的就是為了給這些皮帶與鏈條運送板子用的
當然,如果你愿意,你也可以在板子的周圍留出一定的空間不要放任何的電子零件,一般要求至少保留5.0mm以上,因為回焊爐的鐵鏈需要用到比較深的板邊位置,這樣你就有機會可以不需要設計板邊,否則皮帶與鏈條可能會損壞其周遭的電子零件。
 
另外,PCB的板邊還有其他的用途:
? 可以放置「治具孔(Tooling Hole)」給SMT制程后的ICT或FVT測試時定位板子用,以免針床與測試點跑位。
? 作為SMT產線感應器偵測電路板位置之用。一般SMT產線上每一臺機器都會有一個感應器來偵測是否有后續的板子到達,以確保機器內只能有一片拼板正在作業,否則前一片拼板的貼片作業還未完成,另一片拼板就撞進來,機器就會亂了套,不曉得該打那一片板子。而有些單板的外型可能剛好在給SMT產線感應器偵測的地方簍空,一般在板子的左上角的前緣,這時候就可以用板邊的地方來達到實心給感應器偵測的目的。
? 有些單板板內因為空間限制而無法設置太多定位光學點(fiducial mark)時,也可以安放在板邊的位置,但建議板內有細間腳附近零件盤也應該也要有定位點,可以增加貼片的準確度。