布局注意事项的PCB面板化指南

2021-09-01

布局注意事项的PCB面板化指南

小(xiǎo)電(diàn)路板需要遵循PCB拼板指南进行制造

早在扫描仪、激光打印机和复印机使文(wén)档复制变得容易之前，就必须手动复制文(wén)档。然后，在 1803 年，测谎复印机——一种机械模仿使用(yòng)钢筆(bǐ)和墨水在第二份文(wén)件上书写内容的系统——获得了专利。发明人意识到，如果您只需编写一份文(wén)件就可(kě)以制作出两份文(wén)档，那么您的工作效率就会提高一倍。 

印刷電(diàn)路板的制造面板通过同时创建電(diàn)路板的多(duō)个副本来实现与早期测谎复印机相同的原理(lǐ)。然而，使用(yòng)制造面板进行制造和组装还有(yǒu)许多(duō)其他(tā)好处。為(wèi)了确保最大限度地发挥这些面板的优势，PCB设计人员需要了解如何最好地布局電(diàn)路板设计。以下是一些可(kě)以提供帮助的PCB面板化指南。

用(yòng)于 PCB生产的制造面板

印刷電(diàn)路板制造面板旨在帮助自动化制造和组装过程。面板将具有(yǒu)与電(diàn)路板相同的材料和板层堆叠配置，其尺寸和形状将根据构建電(diàn)路板所需的不同制造工艺进行调整。尽管 18 X 24 英寸是许多(duō)面板的标准尺寸，但它们可(kě)以根据它们所包含的PCB的需要制成不同的尺寸。

面板本身将包含一个或多(duō)个印刷電(diàn)路板设计实例。板子越小(xiǎo)，面板内可(kě)以放置的实例越多(duō)，制造商(shāng)会安排图像以充分(fēn)利用(yòng)空间。以下是使用(yòng)面板进行PCB制造的其他(tā)一些好处：

小(xiǎo)板可(kě)能(néng)难以处理(lǐ)；对它们进行镶板可(kě)以提高制造效率并减少缺陷。

与改变制造工艺以接受较小(xiǎo)的板相比，镶板是一种更具成本效益的生产方法。

面板可(kě)以包含必要的基准点、对齐孔和其他(tā)制造生物(wù)要求，而不是将它们安装到较小(xiǎo)的板上。

在面板中一次构建多(duō)个板可(kě)降低整體(tǐ)制造成本。

在面板中构建印刷電(diàn)路板通常是最好的选择，您的制造商(shāng)将能(néng)够准确地向您展示它将如何使您的特定项目受益。但是，布局设计人员需要注意一些与面板相关的问题：

在制造完成后，電(diàn)路板最终必须从其面板上移除或去面板。制造商(shāng)将在面板设计中加入特殊功能(néng)，以促进这种去面板化。布局设计师必须了解这些功能(néng)的要求，并在PCB设计中提供必要的间隙，以防止损坏组件和電(diàn)路。

電(diàn)路板设计人员还需要為(wèi)其他(tā)面板要求提供间隙。这些包括组件可(kě)以在電(diàn)路板侧面伸出多(duō)遠(yuǎn)，如下图所示，或者是否需要添加加强筋。如果在布局中没有(yǒu)做到这一点，那么面板设计师将不得不解决这些问题，从而增加他(tā)们流程的时间和复杂性。

所述PCB布局需要根据将如何在面板被布局制造进行优化。例如，SMT 组件必须按特定方向对齐才能(néng)进行波峰焊接。為(wèi)了保持这种首选的组件对齐，面板设计者可(kě)能(néng)会被限制在面板内最有(yǒu)效的電(diàn)路板布置。

接下来，我们将更深入地了解添加到面板以帮助对電(diàn)路板进行去面板化的特殊功能(néng)。

一些组件延伸到板的边缘，必须在面板中考虑

揭秘去面板化

合同制造商(shāng)通常為(wèi)印刷電(diàn)路板设计创建制造面板。这些人一直在制造面板，并且最熟悉他(tā)们的制造流程和制造合作伙伴的流程。创建面板数据库后，其数据将发送到制造商(shāng)以构建原始電(diàn)路板。在这里，面板通过為(wèi)设备提供更多(duō)材料来引导、固定和以其他(tā)方式工作，从而帮助制造过程。

原始板完成后，它们将被送回 PCB CM，后者将部件组装到板上，同时仍处于面板中。此时，单个 PCB必须与其面板分(fēn)离，制造商(shāng)将依靠面板中设计的一些特殊功能(néng)来帮助此过程。通过沿着称為(wèi)“V 型槽”的预切通道切割，或通过移除将预先布線(xiàn)的電(diàn)路板固定到位的小(xiǎo)断开标签，電(diàn)路板从面板上断开。

Tab-Routing 或 Breakout 选项卡

对于使用(yòng)断接片的面板，使用(yòng)路由器在面板中的電(diàn)路板轮廓周围铣削，但战略性放置的突片除外，这些突片被断开以对電(diàn)路板进行分(fēn)板。当電(diàn)路板具有(yǒu)复杂的形状或悬垂的组件（如连接器）时，分(fēn)接片提供比 V 型槽更大的灵活性。每个标签通常钻有(yǒu)三到五个小(xiǎo)孔。这些孔的直径為(wèi) 0.020 英寸，间距為(wèi) 0.030 英寸。它们可(kě)以更容易地打破标签以对板进行分(fēn)板。

V型槽

对于具有(yǒu)長(cháng)而直的侧面且没有(yǒu)悬垂部分(fēn)的電(diàn)路板，使用(yòng) V 型槽面板化。在板的顶部和底部，三角锯用(yòng)于切割板材料的大约三分(fēn)之一，留下一条薄薄的材料带将板固定在面板中。板子拆开后，用(yòng)简单的工具就可(kě)以分(fēn)离出来。如下图所示，在面板中切割 V 形槽比创建断接片要快得多(duō)。将電(diàn)路板穿过锯只需要很(hěn)少的时间，并且 V 形槽比将電(diàn)路板布線(xiàn)用(yòng)于断开标签占用(yòng)的空间要少得多(duō)。

现在我们已经探索了PCB制造面板的不同方面，让我们来看看PCB设计人员需要了解的一些布局指南，以便成功进行面板化。

一块带有(yǒu) V 型槽的電(diàn)路板面板，以方便拆板

PCB拼板布局指南

制造过程中的目标是减少生产过程中的劳动力、材料和出错机会，同时提高最终产品的精度和质量。在PCB制造中也是如此，為(wèi)了帮助实现这一目标，PCB设计人员需要了解他(tā)们的布局决策将如何影响面板及其制造。例如，改变電(diàn)路板的形状或减小(xiǎo)其尺寸可(kě)能(néng)有(yǒu)助于提高面板的制造效率。PCB拼板指南的另一个示例是可(kě)能(néng)使用(yòng)相同的层堆叠配置设计其他(tā)系统板，以便不同的板可(kě)以拼装在一起。对于形状不同寻常的大型電(diàn)路板，在同一面板上包含较小(xiǎo)尺寸的電(diàn)路板有(yǒu)助于降低制造成本。

PCB布局的面板要求的最关键领域是观察间隙。電(diàn)路和组件的敏感區(qū)域需要遠(yuǎn)离電(diàn)路板边缘，以在分(fēn)板过程中保护它们。此外，断接片和 V 形槽都有(yǒu)必须保持的独特间隙。提醒一下，这些只是PCB面板化指南；您应该使用(yòng) PCB CM 确认实际间隙，因為(wèi)它们往往因制造商(shāng)而异。

突破标签：

為(wèi)防止電(diàn)路板破裂时碎片造成任何损坏，组件应与标签保持至少 0.125 英寸的距离。较高的组件，如電(diàn)解電(diàn)容器，应与标签保持 0.250 英寸的距离。

虽然铜迹線(xiàn)和平面可(kě)以非常靠近電(diàn)路板的边缘（0.005 英寸），但它们应该遠(yuǎn)离标签所在位置 0.125 英寸。

确保有(yǒu)足够的空间容纳制造操作期间支撑電(diàn)路板所需的标签数量。

注意電(diàn)路板上電(diàn)路的敏感區(qū)域，这些區(qū)域可(kě)能(néng)更容易受到分(fēn)線(xiàn)片施加在電(diàn)路板上的压力的影响。

V 型槽：

如果要使用(yòng) V 型槽切割，请将组件与板边缘保持 0.050 的距离。

较高的组件应与電(diàn)路板边缘保持 0.125 英寸的距离，以避免受到切割工具的干扰。

还应為(wèi)具有(yǒu)大焊盘的组件留出更多(duō)间隙，以避免在分(fēn)板过程中其焊点出现应力断裂。

铜走線(xiàn)和平面应遠(yuǎn)离板边缘 0.020 英寸。

每个制造商(shāng)的面板要求可(kě)能(néng)略有(yǒu)不同，这些间隙值应与您自己的PCB CM 核对。以下是 PCB布局期间需要考虑的其他(tā)一些面板细节：

在设置板边间隙之前，请務(wù)必了解将使用(yòng)什么分(fēn)板方法（断接片或 V 型槽）。

找出波峰焊板在面板中的排列方式，以根据波峰相应地放置 SMT 分(fēn)立元件。

确保在图纸中指定悬垂组件轮廓，以便制造商(shāng)相应地创建面板。

大型组件可(kě)能(néng)会导致面板的重量不平衡，尤其是在它们集中的情况下。这些可(kě)能(néng)会迫使制造商(shāng)使用(yòng)加强筋或其他(tā)面板支撑设备，这可(kě)能(néng)需要在您的布局中放置元件放置禁區(qū)。

如果足够大，薄電(diàn)路板也可(kě)能(néng)在面板中下垂。这也可(kě)能(néng)需要支架或托盘在制造过程中支撑電(diàn)路板，这反过来可(kě)能(néng)会影响您的组件放置。

最终，最好的建议是与您的合同制造商(shāng)合作，以确保您设计的電(diàn)路板完全可(kě)制造。您的布局中还有(yǒu)其他(tā)可(kě)制造性领域也需要观察，幸运的是，您的设计工具可(kě)以為(wèi)这些领域提供很(hěn)大帮助。

在 Cadence 的 Allegro PCB编辑器中设置装配封装间距规则的设计

有(yǒu)助于制造的PCB布局功能(néng)

正如我们所见，间隙对于创建良好的PCB制造面板非常重要。然而，这些间隙对于整个電(diàn)路板的可(kě)制造性至关重要。这是高级PCB设计工具可(kě)以帮助设计规则和约束系统等功能(néng)的地方，以在整个设计过程中保持您的间隙正确。正如您在上面看到的，Cadence 的 Allegro PCB编辑器中的约束管理(lǐ)器可(kě)以轻松设置為(wèi)管理(lǐ)组件到组件的间隙。此外，可(kě)以创建组件类，使您的工作变得更加轻松。

Allegro 还為(wèi)您提供了许多(duō)其他(tā)可(kě)以设置的设计约束以及许多(duō)其他(tā)功能(néng)和工具。您可(kě)以使用(yòng) 3D 画布来验证与其他(tā)对象和系统板的间隙，以及可(kě)制造性检查（如本文(wén)顶部的视频所示）。无论您有(yǒu)什么需求，Cadence 都有(yǒu)工具功能(néng)来支持它们。