PCB为什么要加工艺边？

只看该作者 · 2023-4-12 17:32

本帖最后由 blust5 于 2023-4-12 17:38 编辑

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在聊PCB的工艺边之前，先来简单看一下PCB的生产加工过程。

PCB是什么？
PCB是印制电路板，又叫印刷电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
PCB的生产过程是在原始的覆铜板上制作出所需的电子线路的过程，大致步骤如下图。

这个过程里用不到工艺边。

下面再来看一下PCB上的电子元器件焊接流程。
如果使用手工焊接的话，工艺边也是没用的。
但是批量生产肯定无法采用手工焊接，一般的焊接方式是回流焊。
什么是回流焊呢？
回流焊是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
回流焊是将元器件焊接到PCB板材上，它是对表面贴装器件的。
通过依靠热气流对焊点的作用，胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD（surface-mount device表面贴装器件）的焊接。
之所以叫“回流焊”是因为气体（氮气）在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。

整个焊接流程步骤分为预涂锡膏 →贴片（分为手工贴装和机器自动贴装） → 回流焊 → 检查及电测试。
过程中PCB板需要在一个轨道上进行移动，因此需要夹持住PCB。如果PCB板的两边有足够的空余地方无需贴装器件（一般需要≥5mm），则可直接夹持，无需增加工艺边。

而如果PCB板尺寸较小，器件离板边较近的话（＜5mm），则无法直接进行夹持，需要预留工艺边，在进行回流焊时可夹持在工艺边上，在焊接完成后将工艺边去掉即可。

而如果PCB板的板边是异形板边，一般都会加上工艺边，来增加夹持强度。

如果PCB板尺寸比较小，不太好进行夹持，还会采用拼板操作，将同样设计的PCB板多个拼在一起，然后再加上工艺边，进行回流焊。

由此可见，工艺边的添加，是为了方便进行贴片回流焊加工。

那么工艺边都有哪些添加方式呢？
工艺边和PCB板连接的地方以及拼板是PCB板与板连接的地方为了方便后期进行折断，会设计成方便折断的形式，一般是V-Cut或邮票孔的方式进行设计。
V-Cut也就是V槽，PCB拼板时，两单板间以及单板与工艺边间的V形分割线，成“V”字形；焊接后折断分离，故称V-cut。

V-Cut虽然可以方便我们轻易的将板子分开并去掉板边，但V-Cut也有设计及使用上的限制。
1、V-Cut只能切直线，而且一刀到底，也就是说V-Cut只能切割成一条线直直的从头切到尾，它无法转弯改变方向，也不能像裁缝线一样切一小段后跳掉一小段。
2、PCB厚度太薄也不适合做V-Cut凹槽，一般如果厚度在1.0mm以下的板子，就不建议做V-Cut了，这是因为V-Cut凹槽会破坏原本PCB的结构强度，当有设计V-Cut的板子上面放置有比较重的零件时，会因为重力的关系而使得板子变得容易弯曲，这非常不利SMT的焊接作业（容易造成空焊或短路）。
3、PCB在行经回焊炉的高温时，板子本身就会因为高温超过玻璃转移温度(Tg)而软化变形，如果V-Cut位置及凹槽深度设计得不好，会使得PCB变形更会严重，不利二次回焊制程。

另一种分隔方式是邮票孔，主板拼版里面，小板和小板之间需要筋连接，为了便于切割，筋上面会开一些小孔，类似于邮票边缘的那种孔。形似邮票中分割的圆孔设计，其优点为强度比V-Cut好，可直接折断，但缺点是折断面不易控制精准，若距离线路过，容易出现线路损伤，反而造成报废。而且折断后板边会留有毛刺，不易清除。

为了方便后期折断，一般不会整条板边都设计邮票孔，一般会采用长槽孔加上邮票孔连接筋的方式设计。
邮票孔设计时需要注意一些参数的选取，否则后期会不太好掰断或者强度不够。
1、拼板与板间距1.6mm至2mm 等。
2、邮票孔：8-10个0.5mm的孔，孔间距:0.2mm，孔中心距:1mm。
3、加两排，邮票孔伸到板内，如板边有线需避开 (延伸到板内: 掰开后留下的毛刺不影响外形尺寸。我们常说的用负公差)。加完邮票孔，孔两边的外形连起来，方便后工续锣带制。

综合来说，在PCB生产工艺流程中，工艺边的预留对于后续的SMT贴片加工具有十分重要的意义。工艺边就是为了辅助SMT贴片插件焊接走板在PCB板两边或者四边增加的部分，主要为了辅助生产，不属于PCB板的一部分，在PCBA制造生产完成后可以去除掉。
由于工艺边会消耗更多的PCB板材，会增加PCB的整体成本，因此在设计PCB工艺边时，需要平衡经济和可制造性。针对一些特殊形状的PCB板，可以巧妙地通过拼板方式，将原本留2个工艺边或者4个工艺边的PCB板极大地简化。SMT贴片加工中在设计拼板方式时，需要充分考虑到SMT贴片机的轨道宽度，对于超过宽度350mm的拼板务必需要与SMT贴片供应商的工艺工程师进行沟通。
留工艺边的主要原因是SMT贴片机轨道是用来夹住PCB板并流过贴片机的，因此太过于靠近轨道边的元器件在SMT贴片机吸嘴吸取元器件并贴装到PCB板上时，发生撞件现象，无法完成生产，因此必须预留一定的工艺边，比如2-5mm等等。同样地，也适用于一些插件元器件，在经过波峰焊时防止类似现象。
PCB生产工艺边的平整度也是PCB生产中的重要组成部分。在去除PCB生产工艺边的时候，需要保证工艺边平整，尤其是对于组装精度要求极高的PCB板，任何不平整的毛边，会导致安装孔位偏移，给后续PCBA组装带来极大的麻烦。

只看该作者 · 2023-4-12 22:26

工艺边很常见，特别是拼版中。

只看该作者 · 2023-4-13 08:23

chenjun89 发表于 2023-4-12 22:26
工艺边很常见，特别是拼版中。

是的

PCB为什么要加工艺边？

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