拼板设计是隶属于PCB Layout、电路板厂还是SMT工厂？Layout是否关心拼板？电路板厂对于拼板在意的是什么？拼板样式对于SMT工艺的意义到底什么？当你拿到一个单板Gerber的时候，你希望它是ABAB拼还是AAAA拼？2拼、4拼还是多少拼？连接桥放哪里、放多少、长宽几何？ABAB和AAAA板放置Mark点和定位孔有什么不同？元件和tab连接桥的距离有什么要求？如果有伸出板边的元件怎么做？拼板大小和板材利用率怎么个算法？……本文和您一起来研究研究PCB拼板这回事。

     PCB拼板就是把几个PCB单元板采用各种可能的连接方式组合在一起，如下图所示。通常情况下，硬件设计师在设计一块PCB时，他考虑的是电气信号和线路板上元件的排布，关注的是产品的功能问题。而对于PCB的制造及组装方面就考虑较少。要实现PCB的制造顺利，特别是SMT组装方面，就需要特别关注PCB的拼板设计。

一、拼板的目的和意义

• 提高SMT组装效率，一个拼板包含的单板数量越多， 单个PCB在轨道传输运行的平均时间就越少，贴装设备的利用率越高，就可以大大提高SMT的生产效率。
• 提高SMT生产品质，防止在生产过程中出现不良问题。PCB上元件的分布密度大，部分元件如板边连接器的外形轮廓可能超出PCB边缘，在回流焊接或波峰焊接完成前，这些元件都是可移动的，所以需要有额外的工艺边增加整个PCB拼板面积，防止这些板边元件受到外部因素的影响而降低组装质量。
• 方便操作，防止损伤。拼板的设计也是为了方便产线的操作，一个PCB的组装完成需要经历很多步骤，将PCB成品或半成品放入周转箱，周转架进行传递、存放、贮存、运输等。这些操作过程中都需要特定的工艺边，防止PCB板上的元件损伤。

二、PCB拼板设计规则

  不管什么样的PCB，通常都需要采用拼板结构。只是拼板的设计方式很多，有时很难确定采用何种拼板方式、拼板数量，需要综合考虑多方面因素。

• 拼板类型

PCB拼板一般有两种方式（如上图），ABAB或AAAA。不能简单笼统地说哪一种拼板形式好，这需要考虑板上的元件密度和分布状况以及设备配置状况来确定，两种拼板形式都各有其优缺点。

1. ABAB，俗称鸳鸯板或阴阳板或正反拼板设计，这种板的设计特点是拼板两面的元件分布是对称的，完全一样。这样的设计优点就是设备配置简单容易，生产前的准备操作简单易行，所有的SMT组装只需要一次准备就好了：一张钢网，一套贴片程序，SPI检查程序，回流焊接温度曲线等。但是，对于PCB两面元件分布密度差异较大的产品来说，这可能会导致另外的问题。有的产品设计，可能大部分元件集中在PCB的一面上，而另一面只有较少的、简单封装的元件，这种ABAB拼板方式就不太好了。这种设计有时会导致一些细间距元件的印刷、贴装问题。如果板上有大质量元件，有时也会带来二次回流时元件掉落风险。最后，对于大批量的生产，这种拼板导致设备的利用率不会太高。

2. AAAA/BBBB，这种非阴阴板设计，其优点是根据其板上元件的分布特点：大小，密集程度合理安排设备配置，生产流程，提高设备利用率。也因为相同结构的元件处于拼板同一侧，所以可以合理安排生产流程，如避免密间距元件的印刷短路或高外形、大质量元件在二次回流时的掉件问题。这种拼板形式的不足的地方，主要是拼板的两个面的生产和组装是完全不一样的，与ABAB相反，所有的准备如钢网，SPI检查程序、贴装程序、AOI检查、回流温度曲线等，正反两面是不同的，甚至生产线也需要准备两条，这不适用于小批量多型号的产品。当然，对于大批量，如果产线配置紧张也不建议作为首选设计。特别是在NPI阶段，给生产计划安排带来困扰。

3. 有时也会出现，多种类型的板拼接在一个拼板内，这也是有可能的，如下图所示。如果产品内部含有多块PCB，而且这些板内部信号层分布相似就可以考虑采用此种设计。

• 拼板单元板数量

一个拼板内应该包括多少个单元板，这个数量问题需要根据实际情况来确定，原则上，数量越多越好，数量越多，单个PCB在轨道上传输损耗的时间就越少，设备的利用率越高；同时，拼板数量越多，PCB制造所用的材料利用率也越高，成本也就相应降下来了。当然这也是有一个限度，有时随着拼板数量的增加，单元板的材料成本反而会上升，这主要是由于PCB制造厂家的设备能力限制了。具体一个拼板需要包含多少个单元板，这可能需要从以下几个方面来考虑：

1. 设备的能力，设备能够生产制造（印刷或贴装）的最大PCB尺寸。在这个最大容许尺寸范围内，包含多少个单元板都是可以的。

2. PCB厚度，如果PCB板厚度较小，这就需要考虑回流或波峰时整个板的变形了，所以，拼板尺寸也就需要考虑减小PCB的变形对组装质量的影响。

3. 是否夹具辅助生产，对于厚度较小的PCB，如果有夹具辅助生产，其拼板尺寸也可以放宽要求，但这可能会涉及成本增长问题了。

4. 生产操作是否容易，尺寸太大可能带来操作安全问题，这也是需要考虑的问题。

• 连接点形状&尺寸

拼板内部单元板之间，单元板和工艺边之间需要设计一个适当的连接，既能保证生产过程中有足够的强度支撑，又需要考虑组装完成后，切除工艺边和连接点操作简单容易，而且不会造成其它的质量问题。

连接点的设计，一般主要有三种形式（如下图）：V-Scoring，邮票孔及常规连接。究竟采用哪一种方式，主要根据自己的设备生产能力确定：如果没有自动分板设备，而仅是采用手动分板，就可以考虑采用V-Scoring或邮票孔连接方式；如果采用机械设备分板工艺，采用任何一种设计都是可以的。

1. V-Scoring设计：通常这个角度保持为30°，45°或60°，切口中心保留厚度一般为0.5mm，这可以根据实际情况去修整。如果拼板外形大，而且板上的元件重，担心工艺边断裂而影响生产，这个厚度可适当增加。反之，如果没有这些担心，反而分板毛刺偏大影响装配，这个厚度也可以适当减小。

2. 邮票孔的设计尺寸可参照下图，孔径和孔距设计原则也V-Scoring一样，一般用于手工分板设计，需要考虑生产组装过程中足够强度也需要考虑分板简单易行。

3. 普通连接设计一般说来没有强度方面的顾虑，只需要考虑后续的分板问题，这种连接需要采用机械设备辅助分析，如Punch、 Router等。建议尺寸如下图所示，主要需要考虑后续分板的效率问题。

• 其它设计规则：

1. 在拼板内每个单元板之间保留 1.6mm 或 2.4mm的间隔以有利于Router或Punch分板，如果采用小于1.6mm的宽度，需要考虑设备是否适用于这类小间隙。

2. 在拼板的四角上，设计不需要镀层的工具孔，整个拼板要保证最少两个孔，孔的尺寸 3.05±0.05mm。孔的中心应该定位在PCB角落，X、Y方向各5mm的位置。

3. 拼板的四角上应该设计5mm半径的圆角或倒角，以防止在轨道传输带上卡板。

4. 拼板设计必须保证基准点边缘（包括绿油开孔）距离拼板边缘至少5mm的距离。正反两面基准点不要对称放置，这样可以通过设备自身的识别功能防止PCB反向进入机器。

5. 可在拼板边缘设计一处方向标识，如下图边缘处的半圆形孔，以防止生产时，PCB方向错误。

6. PCB拼板的最大外形公差要求控制在0.05mm范围内。

3. 完成拼板设计所需要资料

如果想要设计一个好的拼板图，必须要有足够的信息支撑，否则就可能因为拼板设计不合理造成后续的SMT组装或分板质量问题。要完成一个合格的拼板设计，通常需要下面的数据信息支持。

• Gerber文件，包含PCB元件分布，考虑拼板间隔及连接点放置位置；
• PCB外形轮廓图，了解PCB的外形尺寸规格；
• 大型元件，特别是板边元件的规格书，需要设计拼板间隔，避位等。

4. 拼板设计不良对生产的影响

在实际工作中，经常会因为各种各样的原因，存在一些拼板设计问题，这些问题可能导致生产不能正常进行、分板困难等。

• 没有避位设计，板边的元件不能正常装；
• 单元板之间的距离太小，造成模具制造困难或刀具容易损坏；
• 工艺边太窄，轨道传输时时，靠近板边的锡膏或元件被抹除；
• 拼板尺寸过大，高温变形而导致焊接不良；
• 工艺边不足或连接点偏少，导致拼板刚性不足而影响生产。

5. 总结

以上主要是讨论刚性PCB的拼板设计要求，对于柔性FPC，可能因为生产方式的不同，而拼板方面的要求也会不同。不管怎么样，拼板的设计都是为了满足SMT的组装要求和安全操作，组装完成后还是要回归到单板成品组装的，所以不管硬板还是软板，拼板设计时既要考虑其组装强度要求，也要考虑生产完成后的分板要求，能够满足这两点，就是一个好的拼板设计了。

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