ARTICLE DETAIL

资讯详情

深耕郑州网站建设与运营推广的一线实战洞察。

PCB邮票孔怎么加:半孔、断孔、Gerber与四款EDA实操

PCB邮票孔怎么加:半孔、断孔、Gerber与四款EDA实操 第一次在板厂论坛看到有人问邮票孔怎么加底下最高赞的回复是把孔放在板边不就行了。当时我还真信了结果第一版打样回来模块板边那排孔有一半是豁口另一半干脆被锣刀整个切掉SMT 车间那边贴片直接歪到怀疑人生。后来跟板厂的工艺工程师聊了两个小时才明白邮票孔这个东西难的不是放几个孔而是你有没有搞清楚它到底属于哪种结构、板厂的锣刀会怎么走、Gerber 里又是怎么表达的。这篇文章就把 PCB 上邮票孔的添加方式从头到尾拆一遍从概念区分、参数取值、四款主流 EDA 里的实操落点一直讲到 Gerber 下厂和分板验收。不管你是刚接手模组板设计的新人还是做了几年拼板但半孔老是出问题的老手都能对号入座找到自己漏掉的那一步。1. 邮票孔这个词其实指了两件完全不同的事1.1 从撕邮票说起邮票孔这个名字的来源很直观——邮票边缘那一排半圆形的齿孔既能连成整张又能沿着齿孔整齐地撕开。PCB 借用这个意象指的是板边或拼板连接处的一排小孔。但问题就出在这里现实中的邮票孔被用在了两个场景里功能完全不同加工方式也完全不同而很多设计文档、甚至部分教程都把它们混着讲导致新手一开始就走偏。我见过最多的误操作是把模组板边那排电气连接用的半孔当成拼板的断板孔来做——孔径乱给、间距乱设、阻焊也不开最后焊不上还怪板厂工艺差。也见过反过来把拼板连接筋上的断孔当成半孔去要求镀铜开窗白白增加成本。所以往下讲具体画法之前先把这两个概念掰开这是后面所有细节的地基。1.2 板边半孔模块板的电气接口板边半孔行业里更准确的叫法是Castellated Hole半孔 / 城堡孔。你在 WiFi 模组、蓝牙模组、部分电源模组、射频子板上看到的板边那排半圆金属孔就是它。它的本质是一排金属化孔PTH孔的中心正好落在成品板的板框线上板厂用铣刀沿着板框线锣过去一个完整的圆孔被切掉一半留在成品板上的就是一个半圆形的金属化凹槽。这个凹槽不是装饰它是电气接口。模组贴装到母板上时母板对应位置有焊盘回流焊时锡会顺着半孔的孔壁爬上去形成可靠的焊点。所以半孔的三个硬性条件缺一不可孔壁必须金属化不然就是个塑料半圆、必须阻焊开窗不然锡润湿不了孔壁、孔中心必须压在板框线上不然锣出来的形状不对。这三点后面会单独展开这里先记住结论。半孔的典型参数我整理了一张表新手可以直接照着取参数项常见取值范围我的常用推荐孔径0.5 / 0.6 / 0.8 / 1.0 mm0.6 mm孔中心间距0.8 / 1.0 / 1.27 mm1.0 mm焊盘外径孔径 0.4~0.6 mm1.0~1.2 mm孔壁铜厚≥ 20 μm25 μm常见板厚0.6~1.6 mm1.0 mm这些数值不是拍脑袋来的。孔径选 0.6mm 是一个平衡点太小了孔壁铜厚不好保证、爬锡困难太大了占空间、边缘强度反而下降。孔距 1.0mm 兼顾了常规排针间距的兼容性和半孔之间的板料强度。至于焊盘外径单边留 0.2~0.3mm 的环宽既能保证焊接面积又不会让相邻半孔短路。1.3 拼板断孔为了让小板好掰另一类邮票孔是拼板时的断板孔也有人叫连接孔、掰断孔、V-CUT 替代孔。它的作用纯粹是机械的在子板之间的连接筋Tab上打一排密集的小孔让分板的时候沿着这排孔整齐断开。它跟电气一点关系都没有。这类孔的典型参数是孔径 0.3~0.5mm孔间距 0.5~1.0mm每条连接筋上放 3~5 个连接筋本身的宽度一般 3~8mm。这类孔通常做成非金属化NPTH因为不需要导电镀铜反而增加成本和分板时的铜丝拉丝风险。当然如果连接筋上还走线那孔的处理方式又不一样了需要单独评估。我这里要强调一个经验断板孔的设计核心是强度平衡。孔太多、间距太小分板是轻松了但运输和贴片过程中板子太容易散孔太少、间距太大分板时又容易撕坏相邻的板料甚至拉到走线。我的习惯是先用 0.5mm 孔径、0.8mm 孔距做一版分板后看断口是否整齐再根据实际手感微调。这个参数没有绝对标准跟板厚、板料、厂家刀具有关试一版最靠谱。1.4 两种孔混着叫是后面所有问题的根把半孔和断孔分开之后你会发现很多玄学问题瞬间有了答案。有朋友抱怨半孔孔壁没铜一查是他在画焊盘时选了 Non-Plated有人抱怨分板老拉铜丝一查是他在连接筋断孔上要求镀铜还有人抱怨半孔模块焊不上一查是阻焊盖油了。这些问题的共性是把两种孔的工艺要求张冠李戴了。所以接下来我讲的所有添加方式都会明确区分是半孔的添加还是断孔的添加。你在画图之前先在心里问一句我这一排孔是给人焊的还是给人掰的答案不同后面的每一步都不同。2. 半孔要过板厂那一关位置、孔径、阻焊的硬指标2.1 孔中心必须压在成品板框线上这是半孔能否成立的第一硬条件也是我见过最多人做错的地方。板厂加工半孔用的是数控铣刀锣刀锣刀走的是成品板的板框轮廓线。当这条轮廓线正好穿过每个孔的中心时锣刀沿中心切下去圆孔被切成两半一半留在成品上成为半孔另一半随废料被锣掉。整个过程干净利落。但如果你的板框线画在孔的旁边呢两种结果。板框线内缩在孔的内侧锣刀会把整个孔连同周边板料一起切掉半孔直接消失板框线外扩在孔的外侧圆孔基本完整保留在板内边上只有一道浅浅的锣痕那就不是半孔是个带缺口的整孔焊接面完全不对。这两种错误我都亲手犯过前者表现为板边光秃秃后者表现为孔怎么没被切开。排查的时候第一件事就是把板框层打开、把孔中心坐标和板框线对一遍多半问题就在这。提示判断方法很简单在 EDA 里打开板框层和焊盘中心如果每个半孔焊盘的中心点都精确落在板框线上位置就是对的。差 0.1mm 都可能让半孔形状变得难看。2.2 孔径、孔距、孔边距的经验取值孔中心对齐之后接下来是尺寸。半孔的尺寸设计有两条线要同时满足电气上的可焊性和机械上的板边强度。孔径和孔距的取值我在第 1.2 节给过表这里重点说一个容易被忽略的参数——孔边距也就是相邻两个半孔孔壁之间的最小间距。经验值是孔壁到孔壁的间距不要小于 0.3mm最好保持在 0.4~0.5mm。这个间距决定了半孔之间那块板料桥的强度。间距太小分板或跌落时桥断裂两个半孔就连成一个大缺口间距太大则意味着孔数少、单孔受力大同样容易撕裂。用 0.6mm 孔径、1.0mm 孔距算一下孔距减去孔径就是孔壁间距1.0 - 0.6 0.4mm正好落在我推荐区间内所以这个组合才会成为默认配置。还有一点跟板厚有关。板越厚铣刀切开时对孔壁铜层的拉扯越明显半孔边缘的毛刺和铜层剥离风险越高。如果产品能用 1.0mm 或 0.8mm 板厚半孔会做得更漂亮。1.6mm 板厚做半孔是可以的但要把孔壁铜厚、锣刀转速这些跟板厂确认清楚必要时让他们先做个半孔样板验证。2.3 孔壁金属化与阻焊开窗一个都不能省半孔是电气接口所以孔壁必须是铜。这意味着焊盘属性要选Multi-Layer / PTH金属化孔而不是 NPTH。有些 EDA 里焊盘默认就是多层但如果你从机械孔库或者安装孔库里复制过来很可能就带上了非金属化属性这时候半孔就废了。我在接手别人设计的时候习惯把半孔焊盘一个个点开看属性这个检查花不了两分钟能省掉一整版报废。阻焊开窗是第二个不能省的。半孔的焊盘区域和孔壁爬锡面必须露出铜如果在阻焊层盖了油回流焊时锡无法润湿孔壁表现就是看着焊上了一掰就掉或者锡球堆在边上进不去。开窗的做法是在阻焊层Solder Mask / Solder 层对应位置画一个比焊盘略大的开窗区通常单边外扩 0.05mm 就够有些板厂会默认给半孔开窗但我建议自己画清楚别把关键工艺交给默认值。提醒半孔处的阻焊开窗建议做成顺延到板边的形状也就是开窗区一直延伸到板框线而不是在板内画个封闭矩形。这样板厂铣完后残留的阻焊不会堵在孔口。2.4 板厚与半孔深度被忽略的立体问题很多人画半孔只考虑平面尺寸忽略了它是立体的。半孔焊盘贴在母板上时锡要沿着半圆的孔壁从母板焊盘爬到模组板的上表面这个过程叫爬锡。爬锡效果跟孔壁的金属化质量、孔壁粗糙度、板厚都有关系。板越厚孔壁越高锡越难爬满容易出现下半截有锡、上半截空的情况。所以半孔模块的板厚一般不会做太厚1.0mm 上下最常见。如果你的模组必须用 1.6mm 板那钢网开窗和焊盘尺寸要相应加大给足锡量同时回流焊曲线要适当延长润湿时间。这些都是设计和工艺配合的事不能只管画图不管焊接。3. 添加方式最常见的四种错法以及它们的后果3.1 把整孔放进板内锣出来是个槽这是新手最容易犯的错。画板框的时候规规矩矩画了一个矩形然后把半孔焊盘放在矩形里面、离板边还有一点距离。看起来焊盘整整齐齐实际上板厂锣完板框这些孔完全没被切到还是完整的整孔板边和孔之间留着一条板料。结果就是半孔模块贴到母板上时孔壁悬空、焊盘错位焊接完全对不上。正确的做法是让板框线穿过孔中心视觉上焊盘有一半探出板框之外。第一次看到这个画法可能会觉得别扭但这就是标准做法。探出去的那一半是会被铣掉的不会真的存在于成品上。3.2 用了非金属化孔半孔不导电前面提过一次这里再强调。半孔的孔壁必须是铜。如果你用了非金属化孔铣完之后留在板边的是一个光滑的树脂/玻纤半圆凹槽没有铜SMT 时锡只能靠焊盘表面的铜箔粘着孔壁完全不参与焊点强度差一大截稍微受点应力就开裂。排查方法在 EDA 里找到半孔焊盘检查其层属性是否包含所有信号层Multi-Layer。如果是单层焊盘或者 NPTH就要改。改完记得重新输出钻孔文件确认钻孔表里这些孔被标注为 PTH。3.3 阻焊盖油SMT 直接拉虚焊这个错误很隐蔽因为从 Gerber 视图看焊盘画了、孔也开了但阻焊层上如果没做开窗板厂会按默认规则给半孔区域盖油。盖油之后焊盘和孔壁都被一层绿油或其他颜色油墨覆盖回流焊时锡无法润湿。表现就是贴片看起来是过了炉的但用手一推就动或者 X-ray 看到焊点内部空洞、锡球没铺开。我的习惯是在出 Gerber 前单独打开阻焊层把半孔区域放大检查一遍确认每个半孔都有开窗且开窗延伸到板边。这个检查步骤已经帮我拦下过不止一次隐患。3.4 板框线画法不统一Gerber 里半孔信息消失有些设计里板框线不是一条连续的轮廓而是被拆成好几段或者干脆画在了不同的层上一部分在机械层、一部分在 Keep-Out 层。板厂 CAM 工程师在合 Gerber 的时候需要识别出完整的板框轮廓才能确定锣刀路径。如果板框不完整他们要么按外接矩形锣半孔全废要么来问你增加沟通成本甚至拖期。所以板框层一定要统一、连续、闭合且穿过所有半孔中心。有些板厂会要求额外提供一个专门的半孔层或成型说明把哪些孔要求半孔加工单独标出来这个在后面第 5 节细说。4. AD、PADS、Allegro、嘉立创 EDA 里的实操落点4.1 Altium Designer板框与焊盘的对齐是关键AD 里画半孔核心动作就两个定义板框、放置多层焊盘并让中心对齐板框线。具体流程我按顺序说一下。第一步定义板框。推荐先用Design - Board Shape - Define from selected objects从一个矩形轮廓生成板框或者直接在机械层/Keep-Out 层画板框线。注意 AD 不同版本对板框所在层的约定略有差异老版本习惯用 Keep-Out Layer新版本更推荐 Mechanical Layer出 Gerber 时把对应层勾上即可。第二步放置半孔焊盘。用Place - Pad逐个放置或者用阵列粘贴跑一排。焊盘属性里Hole Size 设为 0.6mmPad Size 设成 1.0mm 的圆形Layer 选 Multi-LayerHole Type 保持 Round。然后把每个焊盘的 X 坐标调到与板框线一致让圆心落在板框线上。第三步处理 DRC。焊盘中心压在板框上AD 的规则检查大概率会报焊盘到板边间距不足。这时候要么单独为半孔建立一个 Room 或规则把板边间距规则放宽容忍要么在规则里给半孔焊盘加例外。别为了消错就把焊盘往里挪那就白做了。第四步阻焊开窗。在 Solder Mask 层对应位置画开窗形状延伸到板框外。第五步出 Gerber在File - Fabrication Outputs - Gerber Files里确认机械层板框和阻焊层都包含进去了。4.2 PADS板框层和焊盘封装分开管理PADS 的思路跟 AD 类似但它把板框和焊盘分得更开习惯用 Board Outline 层画板框用 Pad Stack 定义焊盘。流程是先用 2D Line 在 Board Outline 层画好成品板框注意这条线要穿过半孔中心然后放置焊盘焊盘用 PADS Pad Stack 定义孔类型选 Plated孔径 0.6mm焊盘外径 1.0mm。PADS 有个坑如果半孔焊盘是从别的库复制过来的它的 Pad Stack 可能带着非金属化属性需要手动改。另外 PADS 的板框如果是用闭合多边形画的出 Gerber 时 CAM 层要单独输出 Board Outline别漏掉。我一般会在 PADS 里把半孔区域单独做一个 Decal重复调用这样所有半孔属性一致改一个就全改。4.3 AllegroRoute Keepout 和板框要一起看Allegro 里做半孔板框在 Board Geometry / Outline 层画焊盘用 Padstack 定义。它比 AD 和 PADS 更强调约束这个概念。半孔位于板边附近通常不希望有走线、铺铜越过所以要在板边设置 Route Keepout 区域把半孔周围圈起来防止自动布线或铺铜把线铺到半孔上。Allegro 的 Padstack 设计里孔的 Drill 参数和 Pad 的 Regular Pad、Thermal Pad、Anti Pad 都要设对。半孔焊盘重点是 Regular Pad 的外径和 Drill 孔径Anti Pad 如果设得太小铺铜可能会贴到孔壁。另外 Allegro 出 Gerber 时Board Geometry / Outline 层要包含在半孔信息里同时 Route Keepout 层是否输出取决于是给板厂还是给自己看一般规划好层命名别让板厂误读。4.4 嘉立创 EDA简化路径但有细节要注意嘉立创 EDA 这类在线工具优势是板框和焊盘操作直观劣势是有些高级工艺标注能力弱。画半孔时板框层Board Outline画线穿过焊盘中心焊盘用多层焊盘。它的阻焊开窗需要在 Solder Mask 层手动画别忘了。嘉立创 EDA 里我建议专门建一个库元件放半孔焊盘参数孔径、焊盘外径、层属性一次性设对之后整排调用。因为在线工具修改板框和焊盘属性相对麻烦前期把库做扎实能省很多返工。下单的时候一定在备注里写清楚板边半孔工艺请按半孔加工别指望系统自动识别。5. Gerber 输出与下厂沟通半孔信息别让它消失5.1 板框层与孔层要表达清楚Gerber 是板厂唯一能看到的图纸你 EDA 里画得再对Gerber 表达不清楚一样白搭。半孔相关的 Gerber 至少要包含完整的板框轮廓层穿过半孔中心、钻孔文件标明这些孔为金属化、阻焊开窗层、以及顶层/底层的焊盘图形。我踩过的坑是板框在 AD 里画在 Keep-Out 层出 Gerber 时忘了勾选这层板厂只收到一个没有板框的 Gerber只能按最大外接矩形锣半孔全没了。后来我养成了一个习惯出完 Gerber 一定用 Gerber 查看器比如免费的 GerbView 或在线查看器打开把板框层叠加上去数一数半孔数量对不对位置对不对。5.2 工艺说明和孔位表怎么给除了 Gerber一份清晰的工艺说明能极大减少返工。我的模板一般包含这几项板厚、板料、铜厚、半孔孔径与孔距、孔壁铜厚要求、阻焊颜色、是否需要半孔镀铜、分板方式手掰/铣刀。如果半孔数量多再附一张孔位坐标表。跟板厂沟通时直接说板边有半孔Castellated Hole请按半孔工艺加工比说板边有几个孔要切开有效得多因为前者是他们的行业术语后者容易被理解为普通断板孔。报价阶段也可以顺便问一句半孔会不会加价、最小孔径能做到多少很多板厂对半孔有额外的工艺附加费提前问清楚避免下单时扯皮。5.3 常见的工艺问答打样前我最常跟板厂确认的三个问题是第一这个孔径和孔距你们的锣刀能不能做有些小厂做不了太小的半孔第二孔壁铜厚能不能保证关系到焊接可靠性第三分板推荐手掰还是铣刀有些板厂会建议你改设计以便他们加工。把这三个问清楚基本能避开大部分生产风险。6. 掰板与回流焊现场设计对了工艺还得跟上6.1 分板方式决定半孔命运半孔设计得再好分板方式不对照样出问题。手掰适合板料较薄、半孔较少的场景优点是快、成本低缺点是应力大、断口不一定整齐容易把孔壁铜层拉出毛刺。气动剪式分板机比手掰稳但剪刀的剪切应力对半孔区域仍然不友好。真正对半孔最友好的是铣刀分板机CNC 分板它沿着板框线铣过去跟板厂做半孔的路径一致断口最整齐孔壁铜层损伤最小。射频模组、精密模组基本都用铣刀分板。如果你的产品量很大、对分板质量要求高在设计阶段就跟代工厂确认分板方式必要时留出分板夹具的空间和定位孔。别等到量产了才发现手掰的效果达不到要求那时候改设计成本就高了。6.2 板边撕裂和铜层剥离的根因分板后如果看到板边撕裂、铜层剥离先别急着怪板厂按这个顺序排查一是半孔的孔壁间距是不是太小导致板料桥太弱二是连接筋/板框附近有没有走线太靠近半孔分板时应力顺着铜走线传导三是板厂锣刀的锋利度和转速是否合适四是你是否给半孔两侧留了足够的缓冲板料。我一般会在半孔附近的板边刻意留出 0.3~0.5mm 的净空区不放走线、不铺铜让分板应力有个缓冲。这个动作很小但能显著降低断口撕裂的概率。如果是半孔模块板边那圈铜皮要不要保留也有讲究保留能增强板边强度但可能影响分板需要根据实际结构权衡。6.3 半孔模块回流焊的注意事项半孔模块焊到母板上的过程也有几个点值得注意。钢网开窗要比母板焊盘适当外扩一般外扩 0.1~0.2mm让锡量充足、能爬上半孔孔壁。母板焊盘尺寸建议比半孔直径大 20% 左右形成足够的焊接面积。回流焊温度曲线里润湿时间要适当留足确保锡能沿孔壁爬升。贴装精度也很关键。半孔是单边对齐横向偏差容忍度比普通焊盘低贴片机如果有视觉对位建议用半孔特征做基准点。焊接完成后用 X-ray 或侧面放大镜抽查半孔爬锡情况确认孔壁有锡且没有明显空洞才算真正焊好。7. 几个容易被忽略的细节说给动手的人听7.1 半孔数量不是越多越好有人为了焊点可靠把半孔做得又密又多结果板边强度下降、分板困难、成本上升。半孔数量应该跟电气需求匹配接地和电源可以适量多放信号按需即可。多出来的半孔除了增加成本还会削弱板边得不偿失。7.2 半孔区域的阻抗要留意如果模组涉及射频或高速信号半孔处的阻抗会因为这个半圆凹槽结构而不连续可能带来反射。这种情况下半孔尺寸、间距要和走线的阻抗设计一起考虑必要时做仿真或者在样品上实测调整。纯数字低速模块一般不用这么讲究但射频模组一定要重视。7.3 打样前做一次反向验收我的习惯是在正式下单前把 Gerber 用查看器打开假装自己是板厂 CAM 工程师板框是不是闭合的、半孔中心是不是落在板框线上、钻孔表里这些孔是不是 PTH、阻焊有没有开窗。用这个反向验收的视角过一遍往往能发现自己在 EDA 里没注意到的表达问题。我实际做下来最深的一点体会是邮票孔的添加本质上不是画几个孔的操作问题而是设计端和加工端能不能对上的沟通问题。你把板框线穿过孔中心、把孔设成金属化、把阻焊开出来、把工艺说明写清楚这四件事做全了半孔基本不会出问题。剩下那些看似玄学的撕裂、虚焊、形状不对回过头查十有八九都能在这四步里找到根因。下次你再往板边放那排孔的时候先别急着点确定把这四件事对一遍比事后跟板厂吵半天有用得多。
返回列表