5.0 PCB的拼板

拼板就是有意識的將若干個單元印制板進行規(guī)則的排列組合，把它們拼成長方形或正方形。拼板的數(shù)量一般為2、4、6、8、9、15、16拼，拼板之間一般采用V型槽，待加工工序結(jié)束后再將其分離。

5.1 何時需要拼板

1) 為了充分利用貼片機的貼裝速度，提高效率，或為適應大批量、自動化生產(chǎn)；尤其是對較小尺寸的PCB，拼板與單片板的生產(chǎn)貼裝效率相差很大，它將直接影響到組裝效率。在大批量生產(chǎn)時，拼板的意義將得到充分的體現(xiàn)。

2) 當PCB外形尺寸小于50×30mm時，必須進行拼板，否則將無法采用機器貼裝元件。

5.2 拼板的注意事項

1) 注意拼板后的長寬比不要失調(diào)，過長或過寬都將容易讓PCB折斷。

2) 若采用手工印刷，拼板后的尺寸建議不要大于250×180mm（手工印刷的鋼網(wǎng)一般為470×370mm，拼板后的圖形區(qū)域以小于250×180mm最為合適）。

3) 當PCB圖形為不規(guī)則圖形時（無可用的平行邊），必須進行拼板，以及增加工藝邊。

 

6.0 定位孔、工藝邊、Fiducial Mark（機器視覺識別標志）的設置

定位孔、工藝邊、圖形識別標志是保證印制板適用于自動化生產(chǎn)不可或缺的標志。

6.1 定位孔的設置

有些貼片機、自動印刷機等設備是采用孔定位方式，這時，需要在工藝邊上四角設置定位孔，孔徑一般為ø3.2mm。（本公司暫無此要求）。

6.2 工藝邊的設置

目前，包括波峰焊、切腳機、貼片機、自動印刷機在內(nèi)的幾乎所有自動化設備均采用軌道式傳輸，而軌道式傳輸一般要求PCB要有至少兩個平行的對邊，且靠邊的3～5mm內(nèi)不能有器件（要被壓在軌道里）。若PCB兩邊3～5mm內(nèi)不安裝器件（包括通孔器件），可以不設專用工藝邊，即可借用PCB的兩邊來滿足正常生產(chǎn)需要。

6.2.1 何時需設工藝邊

1) 當用到孔定位設備時。

2) 當器件布置的太靠邊時（無可用的平行邊），必須增加工藝邊，否則，PCB上靠近軌道3～5mm距離內(nèi)的表貼元器件將無法采用設備安裝；若在此區(qū)域內(nèi)有通孔元件，則可能導致無法進行軌道傳輸（如波峰焊、切腳機等）。

3) 當PCB圖形為不規(guī)則圖形時（無可用的平行邊），則必須考濾增加工藝邊和拼板。

6.2.2 工藝邊設置的注意事項

1) 工藝邊的設置一般為5～8mm寬，待加工工序結(jié)束后再去掉工藝邊。

2) 若設有工藝邊，則應在工藝邊上設置定位孔和圖形識別標志。

6.3 Fiducial Mark（機器視覺識別標志）的設置

為提高器件的貼裝精度，在PCB上必須設置圖形識別標志，以便于機器視覺識別（在PCB上無圖形識別標志時，也可選用焊盤或過孔等作為圖形識別標志，但這樣會導致識別精度和識別率降低）。

圖形識別標志又可分為印制板圖形識別標志、器件圖形識別標志。印制板圖形識別標志最為常見，一般設在PCB的對角。當PCB有工藝邊時，在工藝邊上也應設有印制板圖形識別標志；器件圖形識別標志一般用于QFP、BGA等一些高密度器件，為進一步消除印制板的制造、貼片和安裝時的綜合誤差。器件圖形識別標志一般放置在相關(guān)元器件的對角。

圖形識別標志可設為圓形、等腰三角形、方形、十字形、菱形等，但最通用的為圓形、等腰三角形和正方形。一般Fiducial Mark圖形的大小為：直徑或邊長為1mm，但在2mm大的圖形范圍以內(nèi)不允許有阻焊涂料，否則可能導致識別精度和識別率降低。

 

7.0 焊盤圖形設計標準

在SMT（Surface Mount Technology）工藝高速發(fā)展的今天，表面組裝標準落后于表面組裝設計的發(fā)展，組裝工藝標準更加落后于其它標準，特別是缺乏統(tǒng)一的焊盤圖形設計標準。在這種情況下，應遵循以下原則：

1) 焊盤圖形設計首先要掌握和考慮國際上有關(guān)標準機構(gòu)的SMT焊盤圖形設計標準，同時，根據(jù)選擇使用元器件的封裝形式和制造廠商，參考其產(chǎn)品手冊，確定焊盤圖形設計的主要數(shù)據(jù)。

2) 焊盤圖形設計與組裝工藝特別是焊接工藝有密切關(guān)系，所以在進行焊盤圖形設計時必須考慮不同焊接工藝對焊盤圖形的要求，尤其是在BGA、CSP、µBGA等高密度器件大行其道的今天。

3) 對一些新型的焊盤圖形設計，還應該進行生產(chǎn)性和可靠性驗證。

 

8.0 測試點與通孔

測試點，主要用于調(diào)試或生產(chǎn)中的功能測試。

測試點的放置也非常重要。比如：一個在生產(chǎn)中必須進行測試的信號線，其一端連接著TSSOP封裝元件的一個引腳，另一端連接著一個邦定引腳，當這條信號線上沒有其他的通孔或焊盤時，必須放置相應的測試焊盤；否則，一旦投入生產(chǎn)，該信號的測試工作將會令人十分苦惱。

一般情況下，測試焊盤的最小直徑應≥35mil，且盡量設置在2.54mm網(wǎng)格上，在組裝密度高時也可設在1.27mm的網(wǎng)格上。這樣做的好處是：

1． 鉆孔的精度可以得到保證；

2． 若進ICT測試的話將很有必要。

在很多場合下，通孔也會用作為探針測試點。因此，建議將探針測試的通孔規(guī)格設置如下：外徑為35mil、內(nèi)徑為18mil?？紤]通孔的鍍層為2mil,那么通孔的實際直徑將為14mil。

通孔不宜設置得過大，否則，焊劑和熔融焊錫可能會經(jīng)通孔沖至電路板元件面；通孔不宜設置得過小，否則，電路板加工難度將增大，導通率也將降低。

 

9.0 阻焊層的應用

在電路板的阻焊層上涂覆阻焊膜，可以防止因焊錫遷移而造成的各類焊接缺陷。另外，阻焊膜可以涂覆通孔，防止在波峰焊接時焊劑和熔融焊錫經(jīng)由通孔沖至電路板元件面上；而且，便于形成真空，以方便進行印刷貼片膠和焊膏、針床測試等操作工序。

 

10.0 PCB設計中應注意的一些問題

10.1 關(guān)于銅柱的放置

在需要使用銅柱做為元器件或PCB的固定支撐或當作為腳釘時，必須注意：由于設計習慣，在PCB的Bottom Layer放置屏蔽層（Polygon Plane）并使其接地，所以在Top Layer銅柱的最大旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不可布線，否則在安裝銅柱后，Top Layer銅柱旁的布線就會透過銅柱與GND短路；盡管Top Layer有阻焊層覆蓋，在銅柱旋轉(zhuǎn)時阻焊層一般將被破壞。銅柱的旋轉(zhuǎn)時的最大直徑范圍為ø6mm，建議在ø8mm的范圍內(nèi)不可布線，最少在ø7mm范圍內(nèi)是不允許布線的。

10.2 關(guān)于屏蔽層的接地

為提高PCB的EMC特性，在電路設計時，習慣上都會在PCB的空曠地方放置屏蔽層（Polygon Plane），通常我們都會采用5～10mil的安全間距。而當PCB上有大熱容量的焊盤，而這些焊盤又處于同一網(wǎng)絡時（例如串口座的兩固定腳一般都連接到GND），此時我們應該適當?shù)姆糯蟀踩g距（例如20mil），來滿足熱管理的需要；否則在焊接或拆卸時，會由于熱散失快而導致此焊點很難達到所需的液相（表貼焊盤亦是如此），使得焊接和拆卸會比較困難（給焊盤加熱時，由于連接的導線過粗或離Polygon Plane太近而使溫度散失）。且連接這些網(wǎng)絡的焊盤宜采用十字交叉連接，十字交叉線不宜過粗，一般為8～10 mil。

注：以上主要涉及到PCB熱管理的問題，同樣適用于SMT工藝，若設計不良有時會造成焊接缺陷。

10.3 放置串口座的放置

串口座都有兩個固定腳，且這兩個固定腳習慣上都會連接到GND，在串口座上還有一個金屬的外框，它通過兩只鏍絲與固定腳相連（并口座亦是如此），也就是說串口座的金屬外框也將連接到GND。此時在頂層布線時，就應避開此金屬外框的下截面，否則可能引起金屬外框下的布線與GND短路（因為在安裝串口座后，金屬外框的下截面與底下的布線只是隔了一層阻焊膜）。

10.4 定位孔的設置

在做一些小PCB板的設計時，有時在安裝上沒有安裝孔的要求，這時應考慮在PCB上放置定位孔；否則，投入生產(chǎn)時，測試治具只能依靠外形定位，會由于PCB的生產(chǎn)誤差、測試治具的制作誤差使得測試精度降低，給測試和測試治具的制作帶來很多不便。例如：有些客戶訂制的LCM模塊，由于客戶采用塑料外殼卡口式安裝，沒有安裝孔的要求，這時就應考慮增加定位孔以便于測試。定位孔的直徑一般設在ø1.8～3.2mm；當PCB太小時，也可考慮設為ø1.4～1.8mm，但太小時定位會有困難。

10.5 關(guān)于一些常用器件的安裝孔徑

在PCB的組裝時，有一些器件對安裝孔徑要求會比較敏感，稍大或稍小都會給安裝帶來不便，要么裝不進去；要么太松。例如：Protel標準庫里的串口座固定孔的孔徑為110mil，市場上部分串口座可適用，而本公司采用的是“康科達”串口座，它要求孔徑為130mil安裝時才最合適。若采用110mil的孔徑，安裝時將需要鉗子等工具才能將串口座安裝上去。

下面給出筆者認為比較合理的一些孔徑供大家參考：

器件名稱	孔位	孔徑ø（mm）	孔徑ø（mil）
DB-9串口座	固定腳孔徑	3.3	130
Ø3mm鏍絲或銅柱	安裝孔	3.2	126
Ø3.8×9.5mm尼龍腳釘	安裝孔	3.8	150

10.6 關(guān)于可調(diào)電容器的放置

微調(diào)電位器和微調(diào)電容器的引腳有向內(nèi)和向外兩種型號，在設計PCB時應使其焊盤具有兼容性。因為在供貨時，有時是引腳向內(nèi)的品種，有時是引腳向外的品種；若設計焊盤尺寸時考慮兼容性，就不會因無貨而暫停生產(chǎn)。

 

11.0 結(jié)束語

在PCB的設計的制作過程中，有時會因一些小的設計缺陷導致改版，這樣即浪費時間也浪費Money。筆者謹以此文獻給正在進行或正在學習PCB設計的人們，希望他們能夠順利的設計出成功的產(chǎn)品。本文若有不對之處，請予以指正。

由于生產(chǎn)工藝、測試工藝的改進，本文提及的一些內(nèi)容也將陸續(xù)更新，以適應新技術(shù)的需要。這一點，希望各位同仁能夠群策群力，時刻注意細微之處，共同提高PCB的設計水平。