PCB拼板設(shè)計(jì)對(duì)SMT生產(chǎn)效率影響

PCB拼板說直接一點(diǎn)就是把幾個(gè)小PCB單元用各種連接方式組合在一起。比較常見的拼板有AA順序拼、AB正反拼、AA旋轉(zhuǎn)拼、AB陰陽拼、ABC混合拼等等多種方式。PCB 設(shè)計(jì)工程師在拼板設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、電氣性能、元件布局等功能方面。在拼板設(shè)計(jì)方面如何提升SMT生產(chǎn)效率，把對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響風(fēng)險(xiǎn)降到最低，本文中的案例是在PCBA生產(chǎn)過程中所遇到的，如PCB外形尺寸不規(guī)則、拼板后影響生產(chǎn)效率，同時(shí)它也增加生產(chǎn)難度和制造成本。

PCB拼板目的：

1、因PCB外形尺寸太小、不規(guī)則嚴(yán)重影響SMT加工生產(chǎn)效率

2、實(shí)現(xiàn)板材利用率最大化，減少成本

3、降低生產(chǎn)難度，提高產(chǎn)品的良率。

板設(shè)計(jì)的規(guī)則：

拼板設(shè)計(jì)方式有很多種，在新產(chǎn)品試制階段有時(shí)候很難確定采用哪種拼板方式、拼板數(shù)量是最佳化的。PCB設(shè)計(jì)工程師根據(jù)產(chǎn)品特性（如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限定、外設(shè)接口限高、限位等因素）在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先滿足產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求，其次就是在PCB制板和SMT加工過程中反饋板材利用率和生產(chǎn)效率提出的問題。在生產(chǎn)過程中PCB板材選定后，遇到不同的幾何尺寸和PCB拼板方式過爐后熱膨脹直接影響著產(chǎn)品可靠性和性能，增加了SMT生產(chǎn)的加工難度和制造成本。結(jié)合SMT工藝工程師多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，采用拼板方式來提升SMT產(chǎn)線效率，有以下幾個(gè)方面跟大家分享：

在SMT生產(chǎn)線為了提升產(chǎn)線稼動(dòng)率，常見的拼板方式有AAAA拼或AB拼兩大方式，我們不能直接問哪一種拼板方式好呢？這要從產(chǎn)品的工藝復(fù)雜度來考慮，拼板后產(chǎn)線機(jī)臺(tái)貼裝周期平衡率、體積大的元件二次重熔后掉件問題等等。

采用正反拼設(shè)計(jì) （AABB拼）優(yōu)點(diǎn)是讓SMT產(chǎn)線設(shè)備配置和工藝流程簡單容易。一張鋼網(wǎng)，一套貼片程序和SPI/AOI檢驗(yàn)程式以及回流焊接爐溫曲線優(yōu)化一次等等，提升SMT快速換線速度和首件核對(duì)一次完成，在極短的時(shí)間內(nèi)有PCBA成品產(chǎn)出給到下一工序功能測(cè)試。

采用正反拼設(shè)計(jì) （AABB拼）缺點(diǎn)就是，若產(chǎn)品BOT面與TOP面在元件布局方面差異較大情況下（主芯片體積較大、元件布局密度較高、通孔回流元件腳超出板面等）會(huì)導(dǎo)致細(xì)間距位置的錫膏印刷不良和不穩(wěn)定，體積和重量大的元件在二次過爐時(shí)掉件風(fēng)險(xiǎn)，在批量生產(chǎn)時(shí)不但沒解決效率提升問題還會(huì)帶來加工難度和質(zhì)量問題，這也是考驗(yàn)工程師在線技術(shù)攻關(guān)能力。

采用（AAA/BBB拼）非正反拼設(shè)計(jì)，比較適合目前多數(shù)工廠推薦，生產(chǎn)線容易調(diào)配和合理安排設(shè)備資源，生產(chǎn)流程穩(wěn)定，很容易提升產(chǎn)線效率。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)工程師一定要考慮全面主芯片元件、散熱較大元件、和外設(shè)接口元件布局合理性，加工廠僅需要合理安排生產(chǎn)線先生產(chǎn)BOT面（少元件面）再生產(chǎn)TOP面（多元件面），加工過程中遇到質(zhì)量異常時(shí)工藝工程比較容易處理解決。生產(chǎn)過程中在保證直通率的前提下到底采用哪種拼板方式最佳？就要根據(jù)SMT產(chǎn)線的機(jī)臺(tái)配置和設(shè)備的加工能力、制程穩(wěn)定性等因素綜合考量。

在生產(chǎn)過程中，在保證直通過的前提下，到底哪種貼片板方式最好呢?要綜合考慮SMT生產(chǎn)線的加工能力、設(shè)備的加工能力、和過程的穩(wěn)定性。

1、首先熟悉SMT產(chǎn)線配置及生產(chǎn)原理：

SMT工廠就是例子

PCB生產(chǎn)線最大尺寸：774mm*710mm

NXT可封裝在03015、01005元件的最小封裝中

NXT模型組設(shè)計(jì)產(chǎn)能35000 element/H

AIM多設(shè)計(jì)機(jī)管理產(chǎn)能27000全球/H

2、單面SMT貼花板產(chǎn)品為6貼花板，貼貼時(shí)將原6貼花板優(yōu)化為12貼花板，減少走板次數(shù)和頻率周期，提高產(chǎn)量。

3、SMT每條線的機(jī)臺(tái)配置不同，設(shè)備工程師在換線時(shí)平衡每臺(tái)機(jī)器的速度，印刷機(jī)的速度，SPI錫膏檢測(cè)的速度，出線速度片材、回流速度、AOI測(cè)試速度，優(yōu)化整條生產(chǎn)線全自動(dòng)化高速生產(chǎn)，大大提高機(jī)器利用效率。

總而言之，高品質(zhì)、低配、高效率生產(chǎn)是我們的追求和持續(xù)改進(jìn)的目標(biāo)。芯片機(jī)每小時(shí)出一次，是PCB組裝中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)：

單板單邊尺寸小于80mm，需拼接

拼板后PCB最大尺寸(L)300-350mm * （W）200-250mm

當(dāng)多塊板之間的板邊連接器形狀超過干涉時(shí)，可以通過旋轉(zhuǎn)板+加工邊的方法來解決，以防止在運(yùn)輸或搬運(yùn)過程中焊接后碰撞損壞質(zhì)量差。

當(dāng)一些形狀不規(guī)則的PCB有較大的鏤空面積時(shí)，在SMT生產(chǎn)過程中，很容易造成傳送帶上的PCB傳感器識(shí)別錯(cuò)誤，造成動(dòng)作不正確或未檢測(cè)到PCB時(shí)，出現(xiàn)堆疊現(xiàn)象，增加制版時(shí)的工藝余量，填空位置。

組裝后需要保證大板的參考點(diǎn)距離板邊至少3.5mm，參考點(diǎn)也不要對(duì)稱放置，這樣器件才能通過器件的進(jìn)機(jī)自我識(shí)別功能。

在膠合設(shè)計(jì)過程中，板條之間的連接點(diǎn)數(shù)量和放置位置也很重要。

FPC和軟硬結(jié)合板有很大的區(qū)別，板子需要多加考慮。

總的來說，刨花板設(shè)計(jì)滿足板材利用率和生產(chǎn)加工效率問題，同時(shí)還要考慮生產(chǎn)爐后PCBA熱變形和分板效率問題。