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PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

前言:在PCB设计过程中,我们经常会遇到邮票孔V-cut,下面将详细分析。

一、邮票孔

如下图所示的即为邮票孔,邮票孔分为拼版作用与连接作用,两者是不同的概念。连接作用的邮票孔一般用在核心板上和模块上,便于与底板和其他电路部分焊接。如图所示:

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

 

作为拼版时,邮票孔拼版规则(不同厂家规则略有不同):

  • 1. 拼板与板间距1.2mm或者1.6mm 等
  • 2. 邮票孔:8个0.55mm的孔, 孔间距:0.2mm, 孔中心距:0.75mm
  • 3. 加两排,邮票孔伸到板内1/3, 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)
  • 4. 加完邮票孔,孔两边的外形连起来,方便后工续锣边制作。

首先,设置原点,将原点设置在板子右下角。点击菜单栏中Edit-Origin-Set。接着,为了在拼版过程中好对齐板边与定位,我们放置一个定位焊盘。此焊盘的位置X轴为0,Y轴为板子宽度加上1.2mm或者1.6mm。

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

然后我们先把三条边的邮票孔画好,具体的坐标根据自己的PCB去计算。

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

全选PCB复制,复制的时候会出现十字光标,鼠标点中原点。

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

选择菜单栏Edit-Paste Special,在弹出的对话框中勾选Keep net name和Duplicate designator。

点击Paste,鼠标移动到定位焊盘的中心。点击粘贴一份。点击Paste Array,输入期望的复制份数,按照X轴或者Y轴排列粘贴。

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计

然后根据自己的需求复制几份啦。最后,加上5mm工艺边。再在工艺边上面画上定位孔与MARK点,注意若是双面贴片,MARK点需两面都有。

PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计


二、V-cut

【V-cut】是印刷电路板(PCB)厂商依据客户的图纸要求,事先在PCB的特定位置用转盘刀具切割好的一条条分割线,其目的是为了方便后续SMT电路板组装完成后的分板(De-panel)之用,因为其切割后的外型看起来就像个英文的”V”字型,因此得名。

需要在PCB加上V-cut,需要在禁止布线层画一根线,然后注释为“V-CUT”,不同厂家的标注方式不同需要具体联系厂家。

之所以需要在电路板上设计出V-Cut,是因为电路板(PCB)本身具有一定的强度与硬度,如果你想纯粹用手来扳开或掰断PCB是不太可能的事,就算你是大力士可以扳断,最后也会将电路板上面的零件弄坏掉,因此需要有这类事先预先切割好的V-Cut线路来方便作业员顺利将原先的拼板裁切成为单板,这就是【分板(De-panel)】。
PCB中邮票孔(半孔)与V-cut原理分析与设计
因为一般电路裸板的生产都会先做拼板(panelization)与加板边(break-away)的作业,所以当电路板打(贴)上所有零件并完成组装后,当然就要在进行「分板」作业,才能将板子安装到机器中,因为通常整机产品不会安装两片以上相同的组装板(PCBA).
就如同前面篇幅说过,设计【V-cut】的主要目的在帮助电路板组装后方便作业员分板(De-panel)之用,PCBA分板的时候一般会利用【V-Cut分板机(Scoring machine)】,把PCB事先切割好的V型沟槽对淮Scoring的圆形刀片,然后用力的推过去,有些机器会有自动送板的设计,只要一个按钮,刀片就会自动移动并划过电路板V-Cut的位置把板子切断,刀片的高度可以上下调整以符合不同V-Cut的厚度。
虽然PCB上面的V-Cut也可以使用手动的方式来折断或掰断V-Cut的位置,但强烈建议不要使用手动的方式折断或掰断V-Cut,因为手动的时候会因为施力点的关系对PCB造成弯曲,这非常容易造成PCBA上面的电子零件破裂(crack, micro-crack),尤其是电容类零件,进而降低产品的良率与信赖性,有些问题甚至要使用一段时间后才会渐渐显现出来。
V-Cut设计及使用上的限制
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可是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。这是因为V-Cut的凹槽是使用上下两片圆盘的电锯所切出来的,有看过木工师傅裁切木头吧,意思大概就是那样,因为PCB的裁切都要很精淮(毫米计算),所以无法做到只切一半就退刀的作业,其实也不是做不到,而是没有必要大费周章这么做,我们只要放弃V-Cut分板的制程,改用Routing去板机来裁切板子就可以达成了。所以一般如果是比较複杂的切断路径,就会改用Routing机来分板。
  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,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)。
另外,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。

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