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PCB生产的时候为什么要做拼板及加工艺板边?

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为什么PCB生产时要做拼板作业?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?

一、PCB生产为什么要做拼板作业?

一般的电路板生产都会进行所谓的拼板作业,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、四合一等。

SMT产线的最大瓶颈其实是在锡膏印刷制程,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,贴片机的贴装速度非常快,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。

最后,有些板子在设计的时候呈现出不规则的形状,比如一片L外型的板子,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。

二、PCB拼板的缺点与限制

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,但是需要考虑载具的费用与增加的人工成本。

三、PCB制作板边的目的是什么

PCB的板边,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,真的不建议用手来掰开多余的板边,应该使用机器设备来去除板边,以降低折板边所产生的应力对板子与零件所造成的影响。

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:

1、可以放置治具孔给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。

2、作为SMT产线感应器侦测电路板位置之用。

3、有些PCB单板板内因为空间限制而无法设置太多定位光学点时,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。

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