PCB基板设计之拼板设计

摘要： 本文论述了基板设计之拼版设计中所需要注意的内容，需要考虑的问题。介绍了三种焊接方式、元器件摆放、三种类型工艺边，各方面拼板构想的重要性，避免设计者在设计中的重复劳动，确保开发周期。

关键词：PCB基板 可行性制造 波峰焊（DIP） 回流焊（Reflow） 工艺边

为了使电路板的设计更加规范，并且减少实际制造中出现的不良率，有必要对PCB的拼版问题做研讨。作为硬件设计人员，一般都会有企业内部的电路板设计标准，并以此为基准审核设计是否满足PCB板制造厂的可行性制造标准。本文就这一内容展开讨论。

一般，对于拼板、工艺边的设计问题应该是早在拿到机构设计人员给出的基板外形数据的时候，就开始研讨了，而不是等到配置配线完成之后。因为拼板的方式，直接影响着PCB上元器件的摆放方式。比如某基板的A面是波峰焊（DIP）的方式，而B面决定为回流焊（Reflow）的方式，那么在元器件摆放和拼板方式上也要做出相应的调整，还要考虑成本节省的问题，积极与下游基板制造厂沟通取得既满足设计要求又节约成本的最佳的设计方案。在决定拼板方式的同时，需要初步考虑工艺边的设计。工艺边的具体设计方案，在配置配线完成之后，还需要进一步调整。这些等等都是基板设计前期需要各部门协调考虑的内容，待最终有了明确的协调意见之后，下面硬件设计人员才开始着手进行配置配线的工作，不可上来就盲目地绘制，以免最后各方面自相矛盾的情况发生而一再返工，得不偿失。

下面就以上的几个方面和大家展开讨论。

1.首先，向大家介绍，基板的几种焊接方式：波峰焊（DIP），回流焊（Reflow），和部分过DIP方式。其中，最经济的当属波峰焊，过DIP的方式。波峰焊（DIP）是指预先装有元器件的基板传送通过即将融化的焊锡形成的波峰，从而达到元器件的管脚与焊盘焊接在一起的目的。最经济的当属DIP方式。但缺点也很明显：精度不高，简而言之适合于插腿的元器件较多，管脚之间距离较大的基板，而且，过DIP的方式对元器件的摆放方向、元器件本体的高度都有要求。在设计过波峰焊的基板的时候，也要有意识的预留焊锡的导流槽，以提高良率。对设计者的可行性制造经验的积累要求比较高。比如我们经常会看到有的过DIP的基板的单片机芯片是菱形放置，并且常会看到带状的导流槽，整块的PNL上有时会出现DIP字样和一个箭头，这些都是那一面基板过DIP的识别。这就要求设计者，在布线之前就考虑是否该面的元器件都满足波峰焊条件，并确定元器件的摆放方向（这就需要结合拼板的设计方式综合考虑，因为拼板之后的形成的大板PNL才是最终被送上传送轨道进行焊接的整体，要结合形成的PNL中的元器件摆放方式，过DIP方向进行综合考虑）。随着当今电子产品的不断小型化，精密化，以及人们对生存环境污染的不断重视，这种DIP的焊接方式已经逐渐淡出，但对于成本控制严格的大规模生产来说，波峰焊依然不失为一种节约成本的经常使用的焊接方式。回流焊（Reflow）是指预先融化基板上的焊盘，然后通过打件的的方式，使元器件管脚与焊盘电气连通。回流焊的优点在于精度高，非常适合如小型贴片元器件、DSP等等精密元器件的焊接。对设计者可行性制造经验积累的要求相对低，产品良率高。缺点是成本较波峰焊会高。适合于当今越来越小型化的电子产品的设计要求，是目前的主流。第三种焊接方式，也是最少用到的一种焊接方式，是部分过DIP部分Reflow的方式。这种焊接方式的做法是将基板上除了部分DIP的其他部分遮盖起来，再过DIP。之后，剩余的部分再Reflow。这种焊接方式，在部分波峰焊（DIP）的区域的元器件配置、摆放方向也都是有讲究的，是需要结合考虑的。

2.讨论一下过DIP面的元器件的摆放注意点。下面以常见的几种为例，作参考。

如横向DIP方向，则下列元器件应朝如下方向摆放，以确保焊盘经过波峰的时候可以与管脚进行电气连通。不可随意摆放以免元器件的本体阻碍焊接。另外，可适当的增加导流区域，防止连焊。如第三幅图所示。

（横向过DIP）

所以，我们可以发现当基板要求过波峰焊的时候，更应充分结合机构数据先做拼板设计，协调元器件的摆放，最终确认构想之后，再动手配置配线。避免由于前期考虑不充分导致的后期的各种不便。提高设计完成度。

3.做拼板的时候也要事先就考虑工艺边的构想。拼板的工艺边有多种设计形式，常用的有三种，形式和尺寸如下图所示。另外，V-cut槽也是比较常见的设计形式，但成本对于工艺边来说相对要高。

这三种形式都是常用的，对于PCB基板设计者而言，区别在于这三种工艺边周围的禁止布件和禁止布线领域由大到小。布件布线比较密集的基板，第三种工艺边占用的空间最小，是比较有优势的。对于实际生产中，因为现在一般大规模生产采用的是直接切割下来小块PCB板，而不是像过去那样由工人手动掰下，掰完后再用磨具磨掉PCB工艺边造成的突起，所以三种工艺边对于现代化的大规模生产已经区别不大了。

此时，做完 PNL拼板的构想，再着手配置配线等工作。包括PCB板外形做成、封装导入、配置配线及其后处理（泪滴、接圆弧、面补墙）、测试点、还包括一些IC的Mark调入。这时，再按照之前的拼版的构想来绘制正式的工艺边。后在丝印层进行相关操作以及实装所需Mark调入，导入PCB数据、net照合等。将导出的Gerber数据交付工厂后，至此PCB板设计工作基本终结。■

参考文献

1.高忠民；印制电路板的可靠性设计措施[J]；电子产品可靠性与环境试验；1999年01期

2. PROTEL-AUTOTRAX V1.56 多层自动布线印制板的设计与实现