三種PCB拼板的連接方式:V-cut、連筋、郵票孔

三種PCB拼板的連接方式:V-cut、連筋、郵票孔

大量生產的PCB(印刷電路板)通常都需要將多片單板(individual boards)拼湊成一片大板,然後以拼板(panelization)的形式一起進入SMT產線的自動生產機台,目的是為了可以有效提高生產效率並降低昂貴設備的待機率。

在考慮PCB拼板的連接方式時,則需要同時考慮到分板的方式與便利性,以避免拼好了板子卻難以分板(de-panel)的窘境。

可能有些人覺得拼板不就是把單板互相靠放在一起就可以了嗎?頂多看看要把幾片PCB拼成一片大板,如果是畸形板,就拼湊一下板材利用率,應該沒有需要特別拿出來討論吧?事實不然,拼板的時候會牽扯到了幾個問題的面向需要重點考慮:

目前主流的PCB(印刷電路板)的拼板連接方式有下列幾種:

而完成PCBA組裝板後的主流分板方式則有下列幾種:

之所以需要使用特別工具來分板是因為PCB的主要材質為樹酯及銅箔,不但具有一定厚度,而且既硬又韌,很難徒手折斷,除非…你是大力士。

V型凹槽(V-cut)連板的分板方式:

V型凹槽連板正式且正確的分板方式為使用【V型凹槽分板機】,而【V型凹槽分板機】基本上也只適用在有V-cut的拼板。當然你也可以使用撈板機、鐳射切割機與人工方式來分板。

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一般V形凹槽的殘留厚度(V-cut remained thickness)大概會保留在板厚的1/3,這樣可以有效避免生產操作時不小心折斷的風險,又可以在真正需要時輕鬆的分板。

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當初設計【V型凹槽連板】的目的應該是方便作業員使用人工來分板,因為一開始PCBA焊接組裝的製程以波焊的通孔零件(THDs)為主,這些零件的焊接非常強壯,比較不擔心分板時的彎折應力,後來引進表面貼焊(SMA)的貼焊零件(SMDs)後就不建議再用人工來分板,應力俺生的板彎很容易造成錫裂及貼焊零件破裂。

V-Cut連板的優點:V-cut分板機台簡便,可以快速分板,不需要額外治具。

V-Cut連板的缺點:使用V型凹槽(V-cut)連板的PCBA分板後在原本的V型凹槽處的板邊垂直面會出現中間向外突出的【>】及【<】現象,而且還容易產生條狀的毛邊及粉屑。V型凹槽只能設計成直線,無法跳線,V-cut處零件要避讓一定距離以避免與治具或刀片干涉。原則上PCB厚度低1.0mm以下,工作熊就不建議做V-Cut,否則強度會出問題。

連筋(ribs)連板的分板方式:

連筋(ribs)的拼板一般使用撈板機來分板,也可以使用鐳射切割機,而無法使用【V型凹槽分板機】及人工分板。

撈板機其實也可以算是CNC工具機的一種,它利用銑刀高速旋轉並配合電腦路徑來切割連筋,因此必須還必須特製治具來固定PCB,以避免因為刀頭高速旋轉而甩飛PCB,還要配合抽風來將切割時產生的分塵收集起來,免得沾附在PCB上影響後續組裝,這樣也可以大量降低作業員吸入PCB粉塵的風險。

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撈板的優點:撈板切割不易對PCB產生彎曲應力,可以降低錫裂及零件破裂的風險。不適合V-cut分板的PCB都可以使用連筋撈板。切割後的PCB斷面整齊,尺寸較V-cut精準。

撈板的缺點:製程費用較V-cut貴。

連筋連板也可以使用鐳射切割來分板。雷射切割的優點是沒有粉塵、無毛邊,也不會產生應力,而且可以程式化切割位置與路徑,靈活度大。缺點是設備昂貴,且不可以切割到有銅箔的地方,因為鐳射切割樹脂與銅箔需不同能量的鐳射,這點可以透過PCB設計來避免,撈板機也不建議撈到有銅箔的區域,容易磨損刀具。

郵票孔(stamp hole)連板的分板方式:

我們可以把郵票孔的連板方式想像成是在連筋兩端接觸單板的位置打上一排小孔(郵票孔),其目的是方便分板時可以使用斜口鉗之類的工具來人工分板,所以郵票孔一般較常運用在樣品,或是小批量生產,或是家庭代工類克難工廠裡。當然,如果有需要的話,你還是可以把郵票孔視同連筋並使用撈板機或是雷射切割機來幫郵票孔分板。

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郵票孔的優點:不需要使用到昂貴的設備就可以分板。

郵票孔的缺點:如果使用鉗子之類工具將郵票孔連接折斷後,切斷面一定會形成巨大的毛邊,一般都需要額外使用砂紙或銼刀去毛邊。有些郵票孔設計不當,剪斷後毛邊突出板子邊緣過多,可能刮傷手指或造成組裝問題。


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