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摘要 1 前言 在PCB完成布线后，由于组装流程的要求，需要对于一些具有特殊外形的PCB进行拼板设计，从而使后续的PCB组装流程能够顺利进行。拼板设计时通常需要增加边条，并将一个或若干PCB单元与边条以一定的方式连接在一起，形成满足组装要求的PCB外形。拼板的尺寸会对PCB生产时的材料利用率和生产拼板尺寸产生直接影响，甚至是显著影响PCB的价格。而拼板中边条的数量、宽度、位置、PCB单元的数量、PCB单元的排列方式、连接的方式、槽宽都将影响到拼板尺寸。 本文主要讨论拼板设计过程中，在满足PCB和PCB组装流程要求的前提下，如何通过控制这些影响因素，来优化拼板的尺寸，使其能在形成PCB生产拼板时产生高的板材利用率和合适的生产拼板尺寸，从而获得较低的PCB报价。 2 须做拼板的情形 以下情况需要对PCB进行拼板处理，形成拼板，以满足PCB组装需求： （1）设计本身的机械结构需求 （2）元器件焊盘靠PCB板边太近，顶层小于4.06 mm，底层小于5.08 mm（顶层小于0.16英寸、底层小于0.2英寸） （3）需要焊锡的测试点靠板边太近，顶层小于4.06 mm，底层小于5.08 mm（顶层小于0.16英寸、底层小于0.2英寸） （4）不规则外形或尺寸过小，不能顺利通过组装生产线 （5）为提高PCB组装生产效率 3 关于拼板的术语和定义 介绍关于拼板的术语和定义，以方便说明如何从成本角度出发，优化拼板。 3.1 拼板 拼板是指为满足PCB组装要求，必要时对PCB单元增加边条，并将一个或若干PCB图形与边条用一定的方式连接在一起，形成较大的、规则的PCB外形。常用的拼板方式有两种：连接筋（图1）和V-CUT（图2）。[编者注：此拼板是交付单元] 3.2 生产拼板 生产拼板是指在生产PCB时，为提高生产效率和满足制程需要，增加工艺边并将一个或若干个拼板与工艺边连接在一起，如图3所示。[编者注：此生产拼板是生产在制品（Panel）] 3.3 板材利用率 板材利用率＝（拼板面积 * 拼板数量 / 生产拼板面积）×100%，即板材利用率＝（X×Y×n/AxB）*100% 3.4 标准生产拼板 （1）标准生产板尺寸。 PCB用覆铜板尺寸是固定的，PCB生产拼板是由其裁剪而成，所以生产拼板通常具有标准尺寸A×B，如表1所示。因为覆铜板尺寸及各PCB公司生产设备能力等差异，表1中没有囊括所有的标准尺寸。 （2）生产拼板中的常规参数。 生产拼板上的常规参数各家PCB公司可能存在差异，表2中是一些典型值（指最小值）。 4 设计拼板过程中的成本控制 在PCB生产拼板中（图3），最小拼板之间间距（a1，a2）、工艺边尺寸（b1，b2）相对比较固定，拼板尺寸（X×Y）的改变，可能使生产拼板中拼板总数量（n）增加，或使生产拼板尺寸（A×B）减小，提高板材利用率。因此，拼板尺寸会对PCB生产时的板材利用率和生产拼板尺寸产生直接影响，从而影响PCB的价格。以下介绍在设计拼板过程中，如何优化拼板尺寸。 4.1 拼板边条和槽宽标准化 在满足PCB制程和PCB组装制程的前提下，应拼板的边条和槽宽最小化，这样可以使拼板的整体尺寸减小，提高生产拼板选择的灵活性和板材利用率。 总结形成如下图4所示的边条宽度和槽宽。图4 当PCB图形中有可供PCB生产、PCB组装时利用的安装孔，则拼板的边条上没有必要增加安装孔，这时可进一步缩小所加边条的尺寸。例如，将边条宽度进一步缩减为2.007 mm（0.079英寸），而边条与PCB单元之间的槽宽仍保持2.007 mm（0.079英寸），这样就保证了元器件到板边的最小间距即4.064 mm（0.16英寸）。这种较窄的边条应在充分评估边条刚性及PCB组装要求的条件下使用。而当PCB图形中没有设计供PCB组装对位使用的反光点时，则需要在边条上增加反光点，此时在拼板时需要使用较宽尺寸的边条。因此，从这一点上来看，PCB图形中不设计反光点是不可取的。 以下拼板中优化边条和槽宽的应用实例。 （1）PCB相关参数与拼板。 PCB为6层板，尺寸mm（in）182.4×198.91（7.181×7.831），有阻抗控制要求，需拼板原因是元器件离板边小于4 mm、外形不规则。 如图5所示是使用不同边条宽度和槽宽的拼板，拼板1使用了标准边条宽度和槽宽，而拼板2则采用了较大的边条和槽宽，拼板方式均为连接筋。 图5 （2）在生产拼板中的排列。 如图6是两种拼板在相应生产拼板中的排列的示意图。 图6 （3）拼板优劣分析和价格对比 这两个拼板所需的生产拼板尺寸、板材利用率等如表3所示。  4.2 减少边条数量优化拼板由于SMT制程需要加两个边条以解决元器件靠板边太近的问题，在标准拼板中一般使用两个边条。但是当可以直接利用PCB板边传送时即在这一边没有元器件离板边太近的情况，这时只需增加一个板边来满足SMT制程需要。以下拼板中优化边条数量的应用实例。 （1）PCB相关参数与拼板。 PCB为14层板，PCB尺寸mm（in）205×225.3（8.071×8.871），有阻抗控制要求，需拼板原因元器件离板边小于4 mm、外形不规则。 如图7所示是使用不同数量边条的拼板，拼板1仅使用了一个边条，直接利用PCB另一边作为SMT工艺传送边，并且PCB图形中有合适的安装孔；而拼板2则是按常规设计了两个边条。拼板方式为连接筋。图中“Breakaway Tab”指边条。 图7 （2）在生产拼板中的排列。 图8是两种拼板在相应生产拼板中的排列的示意图。 图8 （3）拼板优劣分析和价格对比。 这两个拼板所需的生产拼板尺寸、板材利用率等如表4所示。 4.3 改变矩阵方式优化拼板 当一个拼板上有2个或更多PCB单元时，PCB单元在拼板上的排列方式可能不同。例如，当PCB单元数量为4时，PCB既可以2×2排列，也可以1×4排列。PCB单元在拼板上的排列方式会影响到拼板尺寸，从而产生价格差异。以下拼板中优化PCB单元排列方式的应用实例。 （1）PCB相关参数与拼板 PCB为14层板，PCB尺寸mm（in）65.43×70.0（2.756×2.756），有阻抗控制要求，需拼板原因PCB尺寸小。 如图9所示在两种拼板中PCB单元的排列方式不同。拼板方式是V-CUT。这两种拼板尺寸有明显的的差异，将导致各自所需的生产拼板尺寸改变。 图9 （2）在生产拼板中的排列 如图10是两种拼板在生产拼板中的排列的示意图。 图10 （3）拼板优劣分析和价格对比 这两个拼板所需的生产拼板尺寸、板材利用率等如表5所示。 4.4 调整边条位置优化拼板 通常情况下，为了满足SMT制程要求，在拼板时需加两个边条。边条放在PCB的长边还是放在PCB的短边，这会产生不同的拼板尺寸。以下拼板中优化边条位置的应用实例。 （1）PCB相关参数与拼板。 PCB为14层HDI板，PCB尺寸mm（in）180.49×198.91（7.106×7.831），有电镀CAVITY、高速板材要求，需拼板原因元器件离板边小于4 mm。 如图11所示在两种拼板中PCB单元的边条位置不同，拼板1中边条在长边方向，而拼板2中边条在短边方向。 图11 （2）在生产拼板中的排列。 如图12是两种拼板在相应生产拼板中排列的示意图。 图12 （3）拼板优劣分析和价格对比 这两个拼板所需的生产拼板尺寸、板材利用率等如表6所示。 4.5 其它优化拼板的途径 以下两种因素显然会影响拼板的尺寸，从而影响PCB报价。 （1）拼板方式。如前述，当使用连接筋的方式进行拼板时，在边条与PCB单元之间有2 mm的槽宽，而V-cut拼板则是边条与PCB单元直接相连。因此，在符合PCB和PCBA制程的条件下，使用V-cut拼板，能够减小拼板尺寸，从而提高板材利用率，获得相对较低的PCB价格。 （2）PCB单元数量。拼板中PCB单元数量的不同，会显著改变其尺寸，应注意合理安排PCB单元的数量以优化拼板尺寸。 5 总结 拼板的应用表明，在拼板设计过程中，通过对边条宽度、槽宽、边条数量、PCB单元的排列方式、边条位置、拼板方式以及PCB单元数量等进行优化处理，灵活运用，可以使拼板的尺寸得以优化，使得PCB生产时提高板材利用率、减小生产拼板尺寸，从而获得较低的PCB价格以节省成本。
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