布局注意事項的PCB面板化指南

2021-09-01

布局注意事項的PCB面板化指南

小電路板需要遵循PCB拼板指南進行制造

早在掃描儀、激光打印機和復印機使文檔復制變得容易之前，就必須手動復制文檔。然后，在 1803 年，測謊復印機——一種機械模仿使用鋼筆和墨水在第二份文件上書寫內容的系統——獲得了專利。發明人意識到，如果您只需編寫一份文件就可以制作出兩份文檔，那么您的工作效率就會提高一倍。 

印刷電路板的制造面板通過同時創建電路板的多個副本來實現與早期測謊復印機相同的原理。然而，使用制造面板進行制造和組裝還有許多其他好處。為了確保最大限度地發揮這些面板的優勢，PCB設計人員需要了解如何最好地布局電路板設計。以下是一些可以提供幫助的PCB面板化指南。

用于 PCB生產的制造面板

印刷電路板制造面板旨在幫助自動化制造和組裝過程。面板將具有與電路板相同的材料和板層堆疊配置，其尺寸和形狀將根據構建電路板所需的不同制造工藝進行調整。盡管 18 X 24 英寸是許多面板的標準尺寸，但它們可以根據它們所包含的PCB的需要制成不同的尺寸。

面板本身將包含一個或多個印刷電路板設計實例。板子越小，面板內可以放置的實例越多，制造商會安排圖像以充分利用空間。以下是使用面板進行PCB制造的其他一些好處：

小板可能難以處理；對它們進行鑲板可以提高制造效率并減少缺陷。

與改變制造工藝以接受較小的板相比，鑲板是一種更具成本效益的生產方法。

面板可以包含必要的基準點、對齊孔和其他制造生物要求，而不是將它們安裝到較小的板上。

在面板中一次構建多個板可降低整體制造成本。

在面板中構建印刷電路板通常是最好的選擇，您的制造商將能夠準確地向您展示它將如何使您的特定項目受益。但是，布局設計人員需要注意一些與面板相關的問題：

在制造完成后，電路板最終必須從其面板上移除或去面板。制造商將在面板設計中加入特殊功能，以促進這種去面板化。布局設計師必須了解這些功能的要求，并在PCB設計中提供必要的間隙，以防止損壞組件和電路。

電路板設計人員還需要為其他面板要求提供間隙。這些包括組件可以在電路板側面伸出多遠，如下圖所示，或者是否需要添加加強筋。如果在布局中沒有做到這一點，那么面板設計師將不得不解決這些問題，從而增加他們流程的時間和復雜性。

所述PCB布局需要根據將如何在面板被布局制造進行優化。例如，SMT 組件必須按特定方向對齊才能進行波峰焊接。為了保持這種首選的組件對齊，面板設計者可能會被限制在面板內最有效的電路板布置。

接下來，我們將更深入地了解添加到面板以幫助對電路板進行去面板化的特殊功能。

一些組件延伸到板的邊緣，必須在面板中考慮

揭秘去面板化

合同制造商通常為印刷電路板設計創建制造面板。這些人一直在制造面板，并且最熟悉他們的制造流程和制造合作伙伴的流程。創建面板數據庫后，其數據將發送到制造商以構建原始電路板。在這里，面板通過為設備提供更多材料來引導、固定和以其他方式工作，從而幫助制造過程。

原始板完成后，它們將被送回 PCB CM，后者將部件組裝到板上，同時仍處于面板中。此時，單個 PCB必須與其面板分離，制造商將依靠面板中設計的一些特殊功能來幫助此過程。通過沿著稱為“V 型槽”的預切通道切割，或通過移除將預先布線的電路板固定到位的小斷開標簽，電路板從面板上斷開。

Tab-Routing 或 Breakout 選項卡

對于使用斷接片的面板，使用路由器在面板中的電路板輪廓周圍銑削，但戰略性放置的突片除外，這些突片被斷開以對電路板進行分板。當電路板具有復雜的形狀或懸垂的組件（如連接器）時，分接片提供比 V 型槽更大的靈活性。每個標簽通常鉆有三到五個小孔。這些孔的直徑為 0.020 英寸，間距為 0.030 英寸。它們可以更容易地打破標簽以對板進行分板。

V型槽

對于具有長而直的側面且沒有懸垂部分的電路板，使用 V 型槽面板化。在板的頂部和底部，三角鋸用于切割板材料的大約三分之一，留下一條薄薄的材料帶將板固定在面板中。板子拆開后，用簡單的工具就可以分離出來。如下圖所示，在面板中切割 V 形槽比創建斷接片要快得多。將電路板穿過鋸只需要很少的時間，并且 V 形槽比將電路板布線用于斷開標簽占用的空間要少得多。

現在我們已經探索了PCB制造面板的不同方面，讓我們來看看PCB設計人員需要了解的一些布局指南，以便成功進行面板化。

一塊帶有 V 型槽的電路板面板，以方便拆板

PCB拼板布局指南

制造過程中的目標是減少生產過程中的勞動力、材料和出錯機會，同時提高最終產品的精度和質量。在PCB制造中也是如此，為了幫助實現這一目標，PCB設計人員需要了解他們的布局決策將如何影響面板及其制造。例如，改變電路板的形狀或減小其尺寸可能有助于提高面板的制造效率。PCB拼板指南的另一個示例是可能使用相同的層堆疊配置設計其他系統板，以便不同的板可以拼裝在一起。對于形狀不同尋常的大型電路板，在同一面板上包含較小尺寸的電路板有助于降低制造成本。

PCB布局的面板要求的最關鍵領域是觀察間隙。電路和組件的敏感區域需要遠離電路板邊緣，以在分板過程中保護它們。此外，斷接片和 V 形槽都有必須保持的獨特間隙。提醒一下，這些只是PCB面板化指南；您應該使用 PCB CM 確認實際間隙，因為它們往往因制造商而異。

突破標簽：

為防止電路板破裂時碎片造成任何損壞，組件應與標簽保持至少 0.125 英寸的距離。較高的組件，如電解電容器，應與標簽保持 0.250 英寸的距離。

雖然銅跡線和平面可以非?？拷娐钒宓倪吘墸?span>0.005 英寸），但它們應該遠離標簽所在位置 0.125 英寸。

確保有足夠的空間容納制造操作期間支撐電路板所需的標簽數量。

注意電路板上電路的敏感區域，這些區域可能更容易受到分線片施加在電路板上的壓力的影響。

V 型槽：

如果要使用 V 型槽切割，請將組件與板邊緣保持 0.050 的距離。

較高的組件應與電路板邊緣保持 0.125 英寸的距離，以避免受到切割工具的干擾。

還應為具有大焊盤的組件留出更多間隙，以避免在分板過程中其焊點出現應力斷裂。

銅走線和平面應遠離板邊緣 0.020 英寸。

每個制造商的面板要求可能略有不同，這些間隙值應與您自己的PCB CM 核對。以下是 PCB布局期間需要考慮的其他一些面板細節：

在設置板邊間隙之前，請務必了解將使用什么分板方法（斷接片或 V 型槽）。

找出波峰焊板在面板中的排列方式，以根據波峰相應地放置 SMT 分立元件。

確保在圖紙中指定懸垂組件輪廓，以便制造商相應地創建面板。

大型組件可能會導致面板的重量不平衡，尤其是在它們集中的情況下。這些可能會迫使制造商使用加強筋或其他面板支撐設備，這可能需要在您的布局中放置元件放置禁區。

如果足夠大，薄電路板也可能在面板中下垂。這也可能需要支架或托盤在制造過程中支撐電路板，這反過來可能會影響您的組件放置。

最終，最好的建議是與您的合同制造商合作，以確保您設計的電路板完全可制造。您的布局中還有其他可制造性領域也需要觀察，幸運的是，您的設計工具可以為這些領域提供很大幫助。

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有助于制造的PCB布局功能

正如我們所見，間隙對于創建良好的PCB制造面板非常重要。然而，這些間隙對于整個電路板的可制造性至關重要。這是高級PCB設計工具可以幫助設計規則和約束系統等功能的地方，以在整個設計過程中保持您的間隙正確。正如您在上面看到的，Cadence 的 Allegro PCB編輯器中的約束管理器可以輕松設置為管理組件到組件的間隙。此外，可以創建組件類，使您的工作變得更加輕松。

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