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PCB生产为什么要做拼板及板边?

time : 2019-08-15 09:04       作者:凡亿pcb

为什么PCB生产时要做「拼板(panelization)」作业?然后打好SMT后又要再麻烦的裁切成单板?PCB的板边(break-away/coupon)又是做什么用的呢?不是说板材使用得越少就越便宜吗?板材使用率又是怎么一回事?
PCB生产为什么要做拼板(panelization)作业?
一般的电路板生产都会进行所谓的「拼板(Panelization)」作业,其目的是为了增加SMT产线的生产效率。
PCB通常都会有所谓「几合一」的板子,比如说二合一(2 in 1)、四合一(4 in 1)…等。
 
如果你有机会到SMT生产线上走一遭,你会发现SMT产线的最大瓶颈(bottle neck)其实在「锡膏印刷(Solder paste printing)」制程,因为不论PCB的尺寸多大,其印刷所花费的时间几乎都落在25秒上下,也就是说其后面单价较高的快速贴片打件机、泛用贴片打件机所花费的时间如果少于锡膏印刷机,就会空等,站在经济效益的角度来看,这就是一种浪费。
其实,贴片机的速度非常快,快到一秒钟可以打好几个零件,有些贴片机甚至有好几个吸嘴可以同时打件,以现在手机PCBA上面的零件数来看,如果只有单一片板子,应该花不到10秒就可以完成所有的贴片作业,所以将PCB做拼板来增加贴片的零件数,就可以增加贴片机的利用率,提升效率。当然,最好可以做到「生产线平衡(Line Balance)」让每台设备可以完全发挥效用。
PCB拼板还有另外一个好处,取放PCBA的时候可以节省时间,因为一次就可以同时取放多片板子,后续的板阶测试如果可以做到连板测试也可以大大节省板子在治具中取放时所浪费的工时。
PCB生产为什么要做拼板及板边?PCB生产为什么要做拼板及板边?
最后,有些板子设计的时候呈现出不规则的形状,比如这片【L】外型的板子,如果做成「方案1」,其左上角的地方就会一块废料,如果可以设计成上、下颠倒的拼板,废料就可以大大的降低,这就是PCB板材利用率提升的概念。
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PCB拼板(panelization)的缺点与限制
? PCB拼板虽然有诸多优点,但等到所有的PCBA组装作业完成,还是得再把它裁切(de-panel)成单板,多了一道制程,也就多了工时,也增加运送撞件的风险。
? 有些板子上面如果有细间脚与0201等过小零件,拼板的数目不可以太多,因为单板与单板之间是有公差的,如果拼板太多,可能会造成公差大到无法满足锡膏印刷的精准度要求,最后锡膏印偏,焊锡出问题。
? 有些太薄的PCB也不建议拼板数目过多,因为PCB越薄变形量就越大,拼板数太多变宽,贴片打件与过回焊炉都是一种考验。当然这方面可以用过炉载具或全程载具来克服,只是得考虑载具的费用与增加的人工成本。
 
PCB制作板边(Break-away)的目的是什么?
PCB的板边(break-away),有些老外也称之为coupon,因为类似超商的折价卷,可以直接掰开,但基于品质考量,深圳宏力捷真的不建议用手来掰开多余的板边,应该使用机器设备(Scoring、 Router)来去除板边,以降低折板边所产生的应力对板子与零件所造成的影响。
PCB的板边设计最主要用途在辅佐PCBA组装生产之用。现在的SMT产线其实非常高度自动化,而板子的运送靠的则是皮带与链条,聪明的你应该已经想到了,板边的最主要目的就是为了给这些皮带与链条运送板子用的
当然,如果你愿意,你也可以在板子的周围留出一定的空间不要放任何的电子零件,一般要求至少保留5.0mm以上,因为回焊炉的铁链需要用到比较深的板边位置,这样你就有机会可以不需要设计板边,否则皮带与链条可能会损坏其周遭的电子零件。
 
另外,PCB的板边还有其他的用途:
? 可以放置「治具孔(Tooling Hole)」给SMT制程后的ICT或FVT测试时定位板子用,以免针床与测试点跑位。
? 作为SMT产线感应器侦测电路板位置之用。一般SMT产线上每一台机器都会有一个感应器来侦测是否有后续的板子到达,以确保机器内只能有一片拼板正在作业,否则前一片拼板的贴片作业还未完成,另一片拼板就撞进来,机器就会乱了套,不晓得该打那一片板子。而有些单板的外型可能刚好在给SMT产线感应器侦测的地方篓空,一般在板子的左上角的前缘,这时候就可以用板边的地方来达到实心给感应器侦测的目的。
? 有些单板板内因为空间限制而无法设置太多定位光学点(fiducial mark)时,也可以安放在板边的位置,但建议板内有细间脚附近零件盘也应该也要有定位点,可以增加贴片的准确度。