一、PCB拼板设计的目的

随着产品的微型化、高端化，PCB的拼板方式设计直接影响到板厂的制造成本、品质保证能力，以及SMT端制造成本、生产效率、产品质量等。因此，最佳的PCB板设计必须结合SMT制造的实际生产与组装情况，确保实现质量效益最大化。

PCB拼板设计不良会带来如下的设计问题：PCB变形、降低印刷精度、碰件、增加工时、增加载具、板材利用率等。

PCB拼板设计的目的主要有以下几点：

1、提升生产效率

• 适应SMT贴片设备的最大加工尺寸，减少换线时间。

• 实现多板同时焊接和测试，降低单板工时成本。

2、保障工艺可靠性

• 避免小尺寸PCB过回流焊时受热变形。

• 防止分板应力导致焊点开裂（如0402以下元器件）。

3、优化材料利用率

• 减少PCB基材浪费（常规利用率需≥80%）。

4、简化生产流程

• 便于自动化组装（如插件、测试、清洗）。

二、PCB拼板设计规则

1、PCB拼板设计的基本原则：

• 质量最优化。
• 生成成本最低化。
• 板材利用率最高化。
• 满足设备加工能力。

2、PCB拼板形状和尺寸要求

• PCB外形一般为矩形，最佳长宽比为3:2或4:3。

• 拼板推荐尺寸：150×150mm~350×350mm。

• 最小尺寸：单板<50×50mm时必须做拼板。

• PCB厚度0.8mm及以下拼板长度建议230mm以内，PCB的涨缩公差可以参考前面的文章PCB涨缩形成原因分析及改善方案。

• PCB厚度0.8mm-1.5mm拼板长度建议300mm以内。

• PCB厚度1.5mm以上拼板长度建议350mm以内。

• PCB厚度一般为0.4mm～3mm。

IPC-2221印制板通用设计标准关于拼板设计的要求参考如下：

3、PCB拼板方式

（1）顺拼设计

适用环境：目前运用最广泛且常见通用的拼板方式，各种场合都适应。

优点：拼板简单，易于设计和生产。

缺点：板材存在浪费可能。

（2）旋转拼板设计

适用环境：考虑到板材最佳利用，减少板材浪费，以及板上特殊元件占据了空间无法正常顺接式拼板，一般采用转换90 °或者180 °方式组合拼板。

优点：可以减少拼板面积。

缺点：对设备贴装效率及贴装品质稳定性会有轻微影响；SMT后外观检查及手工插件有一定的影响，造成易出错的机率；针对辅助生产用的工装治具的设计与制作也提升了一定的难度。

（3）阴阳拼板设计

适用环境：单板A、B面均为SMD器件，量大，物料型号多；没有体积较大及弱耐热差的元件。

优点：降低工装成本，提高SMT效率，适合大批量生产。

缺点：有破板器件时无法阴阳拼板；通孔元件引脚超出PCB时无法阴阳拼板；有比较重的器件时无法阴阳拼板，评估方法参考前面文章SMT二次回流焊接掉件风险评估及参考标准；有PoP封装器件无法阴阳拼板；不能承受二次回流高温的元件。

阴阳拼板又分为X方向对称阴阳拼和Y方向对称阴阳拼，如下图所示。

（4）组合拼板设计

适用环境：将不同类型的PCB板根据配套原则组合在一起。

优点：提高SMT效率，降低成本。

缺点：增加了产品区分的管理难度，特别容易造成产品混乱；某块板由于不良或报废时会造整体数量的减少；增加BOM和贴片程序制作难度。

三、PCB拼板连接方式选择

在设计拼板连接方式时尽量考虑受力影响问题，防止回流焊接的形变及切板的便利性。常用的两种连接方式：邮票孔/板、V形槽。

PCB拼板连接方式设计原则：

• 厚度1.0mm以下、有BGA等敏感元件时尽量采用邮票孔连接。

• 异形或圆形板一般用邮票孔连接。

• 厚度1.0mm以上，PCB单板外形比较规则，可以采用V形槽连接。

• FPC及金属板，邮票孔、V形槽连接都不合适，一般采直接连接，用冲压切割或激光切割。

1、邮票孔连接方式

设置邮票板及邮票孔设计要求如下：

• 邮票板不得影响分板和装配，在确保拼板强度的前提下均匀分布。

• 边长大于100mm时设置至少3条邮票板。

• 邮票板的宽度4mm，可根据实际情况加宽和减窄。

• 邮票板距离板上元件向外突出的部分≥2.0mm。

• 邮票板距单板板板边≥2.0mm。

• 邮票板与天线开关、板对板连接器、震动马达等难除尘元件的距离建议3mm以上。

• 邮票板两侧与线路板相切的位置，必须可容纳直径1.5mm的铣刀加工空间。

• 拼板及单板上的孔外形距离邮票孔外形≥1mm。

• 板内走线距邮票孔外形≥1.0mm。

• 焊盘距离邮票孔的最小距离≥0.4mm。

• 邮票孔直径0.3mm，中心距1mm。

• 邮票板不放置邮票孔则需增加相应的分板定位标识，分板线不涂绿油，不铺铜。

2、V-CUT连接方式

V-CUT连接设计要求如下：

• 两侧对称刻，V形角度为R=30±5°。

• FR-4基板连接厚度为A=0.35～0.50mm。

• CEM-1、FR-1、XPC基板连接厚度为A=0.65～0.80mm。

• 铝基板连接厚度为A=0.25～0.35mm。

• 距V-CUT中心0.5mm范围内不允许有铜箔、1mm范围内不允许有重要信号线。

V-CUT连接方式要求参考下图。

四、工艺边设计

工艺边的作用如下图所示。

工艺边设计要求：

• PCB两面的上下两边5mm区域为传送区域。如果无法满足要求，则必须在拼板上下两侧预留工艺边。

• 元器件或焊盘与上下工艺边外边沿距离≥5mm。

• 拼板四角倒圆角：半径≥3mm；工艺边内倒角：半径≥1.5mm，推荐2mm。

• 工艺边距离单板、单板距离单板至少1.6mm。

• 伸出单板边缘的破板元件避让距离≥0.5mm。

设计工艺边时要注意缺口位置，具体数据请SMT生产设备的要求。

五、拼板板材利用率

板材利用率计算公式：

板料利用率=成品单元尺寸(长×宽)×成品单元数/拼板尺寸(长×宽)

大料利用率=成品单元尺寸(长×宽)×成品单元数×生产拼板数/大料尺寸(长×宽)，一般要求至少80%。

推荐最佳生产拼板尺寸如下：