PCB拼板設計對SMT生產(chǎn)效率影響

PCB拼板說直接一點就是把幾個小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 設計工程師在拼板設計時通常會考慮到產(chǎn)品的結(jié)構尺寸、電氣性能、元件布局等功能方面。在拼板設計方面如何提升SMT生產(chǎn)效率，把對產(chǎn)品質(zhì)量的影響風險降到最低，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)則嚴重影響SMT加工生產(chǎn)效率

2、實現(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。

板設計的規(guī)則：

拼板設計方式有很多種，在新產(chǎn)品試制階段有時候很難確定采用哪種拼板方式、拼板數(shù)量是最佳化的。PCB設計工程師根據(jù)產(chǎn)品特性（如產(chǎn)品結(jié)構限定、外設接口限高、限位等因素）在設計時優(yōu)先滿足產(chǎn)品的結(jié)構要求，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)驗總結(jié)，采用拼板方式來提升SMT產(chǎn)線效率，有以下幾個方面跟大家分享：

在SMT生產(chǎn)線為了提升產(chǎn)線稼動率，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)品的工藝復雜度來考慮，拼板后產(chǎn)線機臺貼裝周期平衡率、體積大的元件二次重熔后掉件問題等等。

采用正反拼設計 （AABB拼）優(yōu)點是讓SMT產(chǎn)線設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一次完成，在極短的時間內(nèi)有PCBA成品產(chǎn)出給到下一工序功能測試。

采用正反拼設計 （AABB拼）缺點就是，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）會導致細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掉件風險，在批量生產(chǎn)時不但沒解決效率提升問題還會帶來加工難度和質(zhì)量問題，這也是考驗工程師在線技術攻關能力。

采用（AAA/BBB拼）非正反拼設計，比較適合目前多數(shù)工廠推薦，生產(chǎn)線容易調(diào)配和合理安排設備資源，生產(chǎn)流程穩(wěn)定，很容易提升產(chǎn)線效率。在PCB設計時工程師一定要考慮全面主芯片元件、散熱較大元件、和外設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)線的機臺配置和設備的加工能力、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模型組設計產(chǎn)能35000 element/H

AIM多設計機管理產(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每條線的機臺配置不同，設備工程師在換線時平衡每臺機器的速度，印刷機的速度，SPI錫膏檢測的速度，出線速度片材、回流速度、AOI測試速度，優(yōu)化整條生產(chǎn)線全自動化高速生產(chǎn)，大大提高機器利用效率。

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)改進的目標。芯片機每小時出一次，是PCB組裝中非常重要的一個環(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

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

當一些形狀不規(guī)則的PCB有較大的鏤空面積時，在SMT生產(chǎn)過程中，很容易造成傳送帶上的PCB傳感器識別錯誤，造成動作不正確或未檢測到PCB時，出現(xiàn)堆疊現(xiàn)象，增加制版時的工藝余量，填空位置。

組裝后需要保證大板的參考點距離板邊至少3.5mm，參考點也不要對稱放置，這樣器件才能通過器件的進機自我識別功能。

在膠合設計過程中，板條之間的連接點數(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，刨花板設計滿足板材利用率和生產(chǎn)加工效率問題，同時還要考慮生產(chǎn)爐后PCBA熱變形和分板效率問題。