Панелизация печатных плат
V-cut, фрезеровка с перемычками, технологические поля и реперы — как объединять платы.
Панелизация — объединение нескольких плат (или одной с технологическими полями) в общую заготовку-панель для автоматического монтажа. Конвейерное SMT-оборудование (трафаретный принтер, установщик, печь) рассчитано на панель определённого размера с реперными знаками и захватными полями.
Зачем нужна панелизация
Конвейерное SMT-оборудование рассчитано на панель определённого размера с реперными знаками и захватными полями. Грамотная панелизация ускоряет монтаж, повышает выход годных и упрощает отделение готовых плат.
- Конвейерный монтаж: один цикл печати пасты и установки на N плат сразу.
- Удержание мелких/неудобных плат за технологические поля краями конвейера.
- Установка реперных знаков (fiducials) для машинного позиционирования.
- Защита краёв платы и компонентов у края (отступы, поля).
- Снижение брака от деформации тонких/гибких плат.
Метод 1. Скрайбирование V-cut (V-scoring)
На панель сверху и снизу прорезаются V-образные канавки, по которым платы переламываются после монтажа. Подходит только для плат с прямыми сквозными границами без вырезов.
- Угол ножа: типично 30°; доступны 20°, 45°, 60°.
- Остаточная толщина (перемычка): ~1/3 толщины платы. Для 1,6 мм — ~0,4–0,5 мм.
- Отступ компонентов от линии: минимум 1 мм, консервативно 3 мм для FR-4 1,6 мм.
- Допуск положения линии V-cut: ±0,1–0,2 мм.
- Плюсы: минимум потерь материала, плотная упаковка, быстрое отделение.
- Минусы: только прямые края; механическое напряжение при переломе (опасно для керамики у края).
Метод 2. Фрезеровка + перемычки (tab-routing, mouse-bites)
По контуру плат фрезеруются прорези, платы держатся на узких перемычках (tabs). Для лёгкого отделения в перемычки сверлят ряд мелких отверстий — «мышиные укусы» (mouse-bites).
- Ширина перемычки (tab): типично 2–5 мм.
- Mouse-bites: ряд отверстий Ø ~0,5 мм с шагом ~0,8–1,0 мм; обычно 3–5 отверстий.
- Ширина фрезы (rout slot): обычно 1,6–2,4 мм (стандарт 2,0 мм).
- Число перемычек: 2–4 на плату в зависимости от размера и массы.
- Плюсы: любые контуры, внутренние вырезы; меньше напряжения при отделении.
- Минусы: неровная кромка на месте перемычки (зачистка), больше потерь материала.
Технологические поля и реперные знаки
Закладываются заранее под требования монтажного конвейера и машинного зрения.
- Технологическое поле для конвейера: рейки 5–10 мм по двум краям панели (зона захвата, без компонентов).
- Глобальные fiducials: открытые медные пятаки Ø ~1,0 мм с чистой зоной ~2,0 мм; минимум 3 на панель, асимметрично.
- Локальные fiducials — у точных компонентов (мелкий BGA, QFN).
- Tooling holes: обычно Ø 3,0–4,0 мм (часто 3,175 мм), 2–3 шт. на панель.
- Bad mark — метки распознавания бракованных плат для пропуска при монтаже.
Размеры панели и расчёт
Рабочая площадь под платы = размер панели минус краевые рейки (по 5–10 мм с двух сторон) и зазоры между платами. При V-cut платы стоят вплотную (зазор ~0), при фрезеровке закладывается ширина фрезы (~2 мм на прорезь). Приближённое число плат на панель:
N ≈ floor((L_панели − 2·поле + зазор) / (L_платы + зазор))
× floor((W_панели − 2·поле + зазор) / (W_платы + зазор))
где зазор = 0 для V-cut и ~2 мм (ширина фрезы) для tab-routingV-cut и фрезеровка: сравнение
| Параметр | V-cut (скрайбирование) | Фрезеровка + перемычки |
|---|---|---|
| Форма края платы | только прямые | любые, вырезы, скругления |
| Угол ножа | 30° (также 20/45/60°) | — |
| Остаточная толщина | ~1/3 толщины (1,6 → 0,4–0,5 мм) | — |
| Ширина перемычки | — | 2–5 мм |
| Mouse-bites | — | Ø ~0,5 мм, шаг ~0,8–1,0 мм, 3–5 отв. |
| Ширина фрезы | — | 1,6–2,4 мм (типично 2,0) |
| Отступ компонентов | ≥ 1 мм (консерв. 3 мм) | ≥ 1 мм от перемычки |
| Зазор между платами | ~0 | ~2 мм (фреза) |
| Потери материала | минимальные | средние/высокие |
| Напряжение при отделении | выше (изгиб) | ниже (с mouse-bites) |
| Качество кромки | ровная | неровная у перемычки (зачистка) |
Технологические элементы
| Элемент | Значение |
|---|---|
| Краевая рейка (поле конвейера) | 5–10 мм по двум сторонам |
| Глобальные fiducials | ≥ 3 на панель, Ø ~1,0 мм + чистая зона ~2,0 мм |
| Tooling holes | Ø 3,0–4,0 мм (часто 3,175), 2–3 шт. |
| Мин. размер панели | ~70×80 мм |
| Макс. размер панели | ~350×400 мм (зависит от линии) |
Рекомендации «что выбрать»
- Прямоугольные платы без вырезов — V-cut: плотная упаковка, минимум потерь.
- Фигурные платы, внутренние вырезы, скругления — фрезеровка с перемычками и mouse-bites.
- Компоненты у самого края — фрезеровка либо V-cut с увеличенным отступом 3 мм.
- Сложный контур с прямыми краями — комбинировать V-cut и tab-routing.
- Всегда закладывать: рейки 5–10 мм, ≥ 3 fiducials, 2–3 tooling holes.
- Гибкие/тонкие платы — технологические поля и щадящее отделение (mouse-bites); V-cut неприменим.
Частые вопросы
Какую остаточную толщину оставлять при V-cut?
Около 1/3 толщины платы. Для FR-4 1,6 мм это ~0,4–0,5 мм. Тоньше — плата ломается при транспортировке; толще — трудно отделить и есть риск повредить край.
Зачем нужны mouse-bites, если есть просто перемычки?
Ряд мелких отверстий ослабляет перемычку по линии, поэтому плата отделяется руками с меньшим усилием и меньшим изгибающим напряжением, чем при ломке сплошной перемычки. Это защищает приграничные компоненты и пайку.
Сколько реперных знаков нужно на панель?
Минимум три глобальных fiducials, расположенных асимметрично по углам панели (для определения положения, масштаба и зеркальности). Для точных компонентов добавляют локальные репера рядом с самим компонентом.
Как близко к линии V-cut можно ставить компоненты?
Не ближе 1 мм от осевой линии скрайба, а консервативно — 3 мм для стандартного FR-4 1,6 мм. При переломе у линии возникает изгиб; хрупкие керамические конденсаторы у края особенно чувствительны к трещинам.
Какой максимальный размер панели заказывать?
Ориентир для типовой SMT-линии — около 350×400 мм, но точный предел задаёт монтажное оборудование. Согласуйте максимум с производством до начала разводки панели.
Значения хранятся в ссылке — отправьте её коллеге или сохраните расчёт в браузере.