如何決定PCB的連板數量

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一般來說,當設計工程師把印刷電路板(Printed Circuit Board)的外觀形狀定下來之後,就應該馬上要接著進行電路板的合板/拼板/連板 (panelization)的工作。進行連板的目的不外乎下列的目的:

最常見到的連板通常會以兩片以上的相同電路板合成一塊大電路板,比如 2 in 1 (二合一),3 in 1 (三合一),4 in 1 (四合一)等。也有用不同形狀的電路板合成一塊大板子的情形,但不多見,因為「生管(Planner)」在安排生產時較難配合剛好數量的不同板子。

更多相關閱讀:PCB採用「陰陽板」拼板的好處







也有將同一片板子作成【陰陽板】的例子,【陰陽板】大多意謂正(top)、反(bottom)面配置,這通常運用在零件較少的電路板上,比如手機板,因為可以充分利用SMT的長線打板功能,以增加效率,但缺點是使用上有所限制,而且可能造成零件受熱不均的現象,比如說有些電路板會把較重的零件集中設計某一面,然後這一面就會作為第二次打件以避免較重零件重複過回流焊時掉落,當然這種板子就比較難採用【陰陽板】的設計。

還有些板子可能有較會吸熱的零件(如大面積的ATM讀卡槽),也比較不適合採用【陰陽板】的設計。當然也有變通的【陰陽板】打件法可以克服這個問題,但先不在此討論。

基本上,在設計多少連板時,應該要考慮下列的因素,其實不論如何生產或設計,最終都離不開金錢的考量,所以應該把所有的因素化成金額來作最後衡量標準才能選出一個合適的拼板方法。

考慮電路板材的最佳使用率

一般的電路板廠商為了快速量產及壓低成本,都會有其基本的標準板材大小,比如說 16.16"x16.16", 18.32"x18.32", 20.32"x20.32",…等,我們要做的就是盡量把這些板材全部用完,也就是說要選擇一張合適的標準板材大小把我們的板子塞進去,達到板材利用率最高的目的。

因為電路板的價錢會隨著板材的大小來定價錢,同樣一張板材可以塞得下越多電路板,則電路板子的價錢就越便宜。當然,電路板的價錢還得考慮幾層板、、鑽幾個孔、有沒有HID…等。

考慮 SMT 的打件/貼件效率

SMT線通常有所謂的長線及短線之分,短線就是線短一點,大多只有一部快速機及一台慢速機,最多就是再多加一部快速機;長線就是線長一點,快速機及慢速機多擺幾部。但是不論長短線,錫膏印刷機總是有的,一般來說,以板長150mm的合板為例,印刷一次錫膏的時間約需35~40秒,如果僅以 2 in 1 的合板來投入SMT短線,那麼可能每一台機器所分配到的時間約為10~26秒,很明顯的時間全都低於錫膏印刷的時間,也就是說後面的貼見機都在等錫膏印刷機,這樣就造成SMT機器的閒置,也減少產能。

如果把 2 in 1的連板改為 4 in 1,那麼效率馬上就提昇 (每小時的產出) 

2 in 1 board

錫膏印刷(秒)

快速機一(秒)

快速機二(秒)

慢速機(秒)

瓶頸時間(秒)

每小時
產出

Top

38

26

26

10

38

188片

Bottom

40

34

35

24

40

180片

 4 in 1 board

錫膏印刷(秒)

快速機一(秒)

快速機二(秒)

慢速機(秒)

瓶頸時間(秒)

每小時
產出

Top

38

52

52

20

52

276片

Bottom

40

68

70

48

70

204片

註:
1. 每小時的產出: { [ 60(秒/分鐘) x 60(分鐘/小時) ] / 瓶頸時間(秒) } x 合板數量。

另外,就工作熊的瞭解,電路板廠商會比較希望連板的數目越少越好,因為這樣可以避免所謂 cross board (X-board) 的損失。所謂 cross board 就是合板中有一板以上的不良板子,一般的SMT打件工廠都不希望接受這種板子,因為會造成效率的損失,但這種電路板在製程中又無法絕對避免,所以連板數越多,電路板廠報廢的數量就會越多,相對的成本就會提高。

就如同一開始所說的,最終的結果還是要換算成金錢,來計算採用及連板材是最佳的連板數。而且可能不同的板廠及不同的 SMT 工廠的結果都會有所不同。

其次還需要考慮電路板組成後的後製程中的去板邊該採用V-cut或是 router 製程,這些也會影響到連板的設計,有機會再討論…


延伸閱讀:
電路板去板邊—Router 切割機
電路板去板邊—V-Cut 分板機
電路板去板邊—手動去板邊
SMT前PCB後製人工手動拼板

訪客留言內容(Comments)

都會有其基本的標準板材大小,比如說 16.16″x16.16″, 18.32″x18.32″, 20.32″x20.32″,…等?
現在板材不是36*42,40*42,48*42inch 標準板材嗎!
陰陽板最佳化是在大量生產,如果大零件不多,可以使用膠固定,零件佈局通常要跟RD,Layout協調,這一關需要有SMT製程經驗,對設備較熟悉的engineer執行


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