PCB拼板方式与技巧及注意事项
发布日期：2021-08-24
PCB设计完成到线路板制作阶段前，还有一个非常重要的步骤未完成，那就是PCB拼板。拼板有时候由客户自行提供，有时候则是线路板厂的工程师拼板完成后给到客户进行确认，确认无误后再投入生产制作。
PCB拼板不仅牵涉到PCB电路板的质量，更能影响PCB生产的成本，如何在确保PCB电路板的质量前提下，进行合理有效的拼板，从而节省原材料，是PCB设计公司、PCB厂家需要特别注意的一个问题。
什么是PCB拼板？
现在的电子产品都在向小型轻便化方向发展。当你的设计PCB电路板特别特别小，有的电子产品模块小到几厘米见方那么的小块时，PCB加工制造倒还好说，但是到了PCB装配环节，那么小的面积放在贴片机上进行装配就带来了问题，没有办法上装配生产线！
这里就需要对小块PCB进行拼版，拼成符合装配上机要求的合适的面积，或者拼成阴阳板，更加便于贴片装配。一般情况下，线路板厂家会提供拼板的服务。
图1 拼板制作的PCB电路板（还未分板）
PCB拼板，就是把多个单独的线路板（相互没有连线的板子）合并成一块板子一起制作。这样的话可以一次生产多种板子，速度很快，而且一般价格都会比单独PCB打样便宜。
PCB拼板的前提是需要拼板的电路板的层数以及制作工艺是一致的，否则无法制作。
PCB拼板名词术语解释
1、Mark点
用来帮助SMT贴片机的光学定位有贴片器件的PCB板对角至少有两个不对称基准点，整块PCB光学定位用基准点一般在整块PCB对角相应位置；分块PCB光学定位用基准点一般在分块PCB对角相应位置；对于引线间距≤0.5mm的QFP方形扁平封装和球间距≤0.8mm的BGA球栅阵列封装的器件，为提高贴片精度，要求在IC两对角设置基准点。
图2 PCB电路板上的Mark点
图3 PCB拼板中的Mark点分布
2、工艺边
为了辅助生产插件走板、焊接过波峰焊在PCB板两边或者四边增加的部分，主要为了辅助生产，不属于PCB板的一部分，生产完成需去除的部分。
图4 PCB工艺边
线路板制作前为什么要拼板？
PCB拼板的原因主要有两点：
1、PCB拼板有利于节省成本与方便线路板厂生产
PCB制作所用的覆铜板（CCL覆铜板，PCB制作过程中的基础材料，欲了解更多请参见这两篇文章：PCB板材原料的区别你了解多少？和【干货】你想了解的PCB板材基础知识都在这里）在出厂时都是统一的规格，但是不同客户的不同线路板的规格却是千差万别的。线路板有大有小，有长有短，有规则的外型也有不规则外型，如何在相同的覆铜板尺寸的情况下，最有效的利用覆铜板的利用率，节省原材料的成本即是线路板拼板的意义所在。
2、PCB拼板有利于后续的SMT贴片生产
电路板制作完成以后需要上SMT贴片流水线贴上元器件，每个SMT的加工工厂都会根据流水线的加工要求，规定电路板的最合适的尺寸规定，比如尺寸太小或者太大，流水线上固定电路板的工装就没法固定。那么问题来了，如果韦德亚洲的电路板本身尺寸小于工厂给的尺寸规定时怎么办？那就是需要韦德亚洲把电路板拼板，把多个电路板拼成一整块。拼板无论对于高速贴片机还是对于波峰焊都能显著提高效率。
PCB拼板的方式选择
PCB拼板的方式主要有V-CUT、冲槽、邮票孔这三种方式。拼板尺寸不能太大，也不能太小，一般很小的板子可以拼板加工或者方便焊接而拼板。
1、PCB拼板方式之一—V-CUT（V形槽）
V割，又称V-CUT，是在两个板子的连接处画一个槽，这个地方板子的连接就比较薄，容易掰断。在拼板时将两个板子的边缘合并在一起就可以。另外V割一般都是直线，不会有弯曲圆弧等复杂的走线，所以在拼版时可以尽量在一条直线上。注意在两个板子之间给V割留有间隙，一般0.4mm就可以。V割线可以使用2D线放在所有层进行表示。V-CUT是如今比较流行的PCB拼板方式。
V形槽适合于分离边为一条直线的PCB板，如外形为矩形的PCB。V形槽的设计要求如下图：
图5 PCB拼板V形槽的设计要求
如图所示，开V形槽后，剩余的厚度X应为（¼~⅓）板厚L，但最小厚度X须≥0.4mm。对承重较重的板子可取上限，对承重较轻的板子可取下限。V型槽上下两侧切开的错位S应小于0.1mm；由于最小有效厚度的限制，对厚度小于1.2mm的板子，不宜采用V槽拼板方式，如需加工V型槽，必须在加工单上说明V形槽加工要求。
2、PCB拼板方式之二—冲槽
冲槽指的是在板与板之间或者板子内部按需要用铣床铣空，相当于挖掉。
3、PCB拼板方式之三—邮票孔
由于V割只能走直线，所以只适用于规则PCB板的拼板连接。对于不规则的PCB板，比如圆形的，就需要使用到邮票孔来进行拼板连接。
所谓邮票孔的PCB拼板方式就是采用很小的孔把板与板之间连接起来，看起来像邮票上面的锯齿形，所以叫邮票孔连接。邮票孔连接是板与板之间的四周都需要高控制毛刺，即只能使用一点邮票孔来代替V线。
邮票孔的拼板方式一般在异形板中使用的较多，且由于邮票孔非常小，用手也很容易掰断。
一般过孔的直径为0.65mm，一排5个过孔（当然可以根据自己的需求增加，可以增强稳固性），两个过孔的间距（中心距离）为1mm。上下两排过孔的距离为2mm。在PCB中只需要使用2D线画出过孔，且过孔有1/3进入板子。然后在两个板子之间画一个框将过孔全部包住。2D线需要设置为所有层即可。
邮票孔拼板设计的三种连接方式
1、邮票孔与工艺边连接，中间不穿导线时设置要求如图-a
图a
2、邮票孔与工艺边连接，中间穿导线时设置要求如图-b，要求过孔两边的导线不在同一层布线，线宽要求0.3mm
图b
3、当两拼板连接时，如不采用V型槽时，设置如图-c
图c
以上三种连接方式两个相邻连接键之间的距离要求为6mm～40mm之间。
PCB拼板工艺要求
1、对于不规则PCB拼板后会有空隙在拼板两边，角落不得有掏空情况（至少一边不掏空），否者SMT机器的定位锤无法定位，造成无法贴片。
2、对于PCB双面板一定要注意焊盘过孔金属化(PHT)与非金属化(NPTH)。
PCB拼板的十大拼板技巧
1、PCB拼板的外框（夹持边）应采用闭环设计，确保PCB拼板固定在夹具上以后不会变形(一般不允许在这个边上开V槽)；
2、PCB拼板宽度≤260mm（SIEMENS线）或≤300mm（FUJI线），根据产线的不同而不同，因为韦德亚洲可能有很多物料，本身加工设备一个料枪对应一个模组，因此如果拼板超过了模组的范围，加工速度会变得非常慢。；如果需要自动点胶，PCB拼板宽度×长度≤125mm×180 mm；
图6 PCB拼板需要考虑SMT贴片物料与模组的因素
3、PCB拼板外形尽量接近正方形，推荐采用2×2、3×3、……拼板；但不要拼成阴阳板；
图7 PCB阴阳拼板
4、尺寸较小的线路板之间的中心距控制在75 mm～145 mm之间；
5、设置基准定位点时。为了保证检测板的位置和水平，韦德亚洲需要在板的边沿设置三个以上的定位点，通过光学检测这三个点，可以得到整个加工的基准坐标和板的水平度。通常在定位点的周围留出比其大1.5 mm的无阻焊区，正确做法为，离边沿5mm，且行进方向不一致的时候间距不同(便于区分进入方向)；
图8 PCB拼板时需要在电路板边缘设置三个以上的定位点
图9 PCB拼板时基准定位点的设置
6、对于元器件的布置，首先需要注意的是所有的朝向要一致，不能出现镜像这样的情况，这样会引起加工的坐标定位问题；其次就是在边缘(拼板外框与内部小板、小板与小板之间)不能有连接器伸出的情况发生，如果存在这种情况会妨碍焊接完成后刀具分板。
图10 PCB拼板需要注意的是元器件的朝向要一致
图11 PCB拼板的边缘不能有连接器伸出的情况
7、在拼板外框的四角开出四个定位孔，孔径4mm±0.01mm；孔的强度要适中，保证在上下板过程中不会断裂；孔径及位置精度要高，孔壁光滑无毛刺；
8、PCB拼板内的每块小板至少要有三个定位孔，3≤孔径≤6 mm，边缘定位孔1mm内不允许布线或者贴片(防止误判断)；
图12 PCB拼板小板上的定位孔的设置
9、用于PCB的整板定位和用于细间距器件定位的基准符号，原则上间距小于0.65mm的QFP应在其对角位置设置；用于拼板PCB子板的定位基准符号应成对使用，布置于定位要素的对角处；
10、大的元器件要留有定位柱或者定位孔，重点如I/O接口、麦克风、电池接口、微动开关、耳机接口、马达等。
PCB拼板其他注意事项
1、PCB在拼板时要注意留边和开槽
留边是为了再后期焊接插件或者贴片时能有固定的地方，开槽是为了把PCB板拆分开来。留边的工艺要求一般在2-4MM，元器件要根据最大宽度进行PCB板放置。开槽就是在禁止布线层，或者材料层，具体跟PCB厂家商定，进行处理加工，设计人员进行标示就可以了。PCB拼板是为了方便生产，提高工作效率，你可以自行选择。
2、v型槽和开槽都是铣外型的一种方式
在做拼版时可以很容易的将多个板子分离，避免在分离时伤害到电路板。根据你拼版的单一品种的形状来确定使用哪种方式，v-cut需要走直线，不适合尺寸不一的四种板子。
3、拼版要求
一般是不超过4种，每种板的层数、铜厚、表面工艺要求相同，另外与PCB厂家工程师协商，达成最合理的拼版方案。
拼板就是为了节省成本，如果生产工艺比较复杂，批量较大建议单独生产，拼板还要承担废品率10%-20%不等。
PCB拼板的具体操作步骤
下面以Altium Designer09为基础讲解PCB板的拼版方法，图13是用到的PCB板（长80mm,宽63mm），把其拼版成2行3列的效果。
图13
1、按住左键不松，拖拽鼠标，选中PCB板，如图14和图15。
图14
图15
2、按下Ctrl+C组合键，此时出现十字图形，用来选择基准点，这里韦德亚洲将其中心对准右下角，单击鼠标左键，如图16。
图16
3、这时按照如图17步骤操作
图17
点击Paste Special（特殊粘贴）之后会出现如图18下对话框，第一个复选框不能勾选，如果勾选只能复制你所在的当前层，例如：你现在在Toplayer层，那么你复制的只是Toplayer上的东西，其他层的东西将不会被复制。第二个也不能选，如果选上，会出现如图19所示情况，这里韦德亚洲直接将第三个复选框选上就好。（可使用快捷键E—A进行操作）
图18
图19
4、完成步骤3，这是韦德亚洲点击图18中的Paste Array,出现如图20所示对话框。
图20
Place Variables选项中的Item Count是设置粘贴的个数，Array Type是用来设置粘贴PCB板的排列类型，有2种，Circular是环形排列，linear是线型排列，根据自己的需要选择，这里韦德亚洲选择Linear，Linear Array是用来设置粘贴的每块PCB板之间的相对位置，参考点是步骤2点下去的那一点，这里韦德亚洲选择X坐标为80mm（这里的单位韦德亚洲可以在第2步中点击Q在mm和mil之间切换），y坐标为0mm设置好后韦德亚洲点击OK，这时出现十字图形，这个十字图形的中心对应与3块PCB板的第一块PCB板的位置就相当于步骤2中点下去的哪一点相对于原PCB板的位置，点击左键，即可放置3块PCB板，根据自己的需要放置3块PCB板，放置时出现如图21所示，意思是需不需要从新敷铜，这里点击选择NO不需要，不然结果如图22。如果在图20中的Array Type中韦德亚洲选择Circular并把CircularArray下面的复选框选中，并在Spacing(degrees)后写45，点击Ok，这时出现十字图形，这个十字图形的中心对应与3块PCB板的第一块PCB板的位置就相当于步骤2中点下去的那一点相对于原PCB板的位置，这时粘贴的3块PCB板之间的相对夹角是45度，如图21。
图21
图22
图23
5、重复上述第2步,第3步,第4步操作，注意此时在2步骤中的左键点击的那一点，点在右上角，此时完成2行3列的拼板现象如图24，最后要加上工艺板边(工艺板边加在线路板的长边)，切换到Keep-Out-Layer绘制，同时加上mark点如图25所示。
图24
图25
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