拓十年匠心定制 · 商业建站与技术教学双线并行 咨询热线:400-886-1026 service@lmnt.cn
ARTICLE DETAIL

资讯详情

深耕网站建设与运营推广的一线实战洞察。

Altium Designer邮票孔拼版全攻略:异形板PCB拼版的工程实践

Altium Designer邮票孔拼版全攻略:异形板PCB拼版的工程实践

做 PCB 拼版这件事,大多数工程师第一时间想到的是 V 割(V-CUT)。V 割确实省事,板厂一刀下去,一条直线,出货后轻轻一掰就分开,边缘也算整齐。但它的硬伤也摆在明面上——只能走直线。一旦板子形状不规则、板内有比较大的缺口、或者边缘有需要外伸的结构件,V 割就完全使不上劲。这时候,邮票孔拼版(Stamp Hole Panelization)就是绕不开的标准答案。这篇继续聊 Altium Designer 操作技巧,专门把邮票孔拼版从原理到落地讲透,包括板框怎么处理、邮票孔用什么方式画、参数怎么定、拼完怎么出文件,一次性给你理清楚。

1. 邮票孔拼版解决什么问题:V割做不到时的工程补位

1.1 V割为什么不行

V 割的原理是在板子正反两面用锯片切出对称的 V 型槽,剩下的板厚大概只有原来的三分之一,形成一个可以折断的薄弱线。整条线必须完全笔直,而且要贯穿板子的两端。所以只要出现下面这几种情况之一,V 割方案就得放弃:

  • 拼板边缘是曲线、圆弧或异形轮廓
  • 板边缘走线已经贴近板边,V 割容易割到线路
  • 板内有镂空、台阶槽、半圆孔等结构
  • 板子过厚(超过 3.2mm 时 V 割效果差)
  • 板子边缘需要承受一定机械强度,V 割后一碰就断

V 割还有一个隐性成本:掰开后边缘会有毛刺,而且因为 V 割是整条线切,单板内部应力释放不均匀,比较薄的板子容易变形。

1.2 邮票孔拼版的物理结构

邮票孔拼版的思路完全不同:它不是整条线切开,而是只在几个有限的连接点上把板子连在一起。每个连接点像一座桥,桥面上打一排小孔,孔与孔之间只剩很窄的基材。这些小孔排在一起,外形就像邮票边缘的齿孔,所以叫邮票孔。

一个完整的邮票孔拼版结构包含三个要素:

  • 桥(连接位):两块板之间保留的实体材料,通常沿板边方向长 5~10mm,宽度等于两板之间的铣槽间隙(1.6~2.0mm 视铣刀直径而定)。
  • 邮票孔:等间距排列的圆形孔,孔径 0.6~0.8mm,中心距 1.0~1.2mm,排在桥的中间线上,也就是两块板的分界线上。
  • 铣槽:除桥以外的板间间隙,用铣刀铣掉,间隙宽度和板间距一致。

掰开的时候,断裂面沿着邮票孔中心线走,每块板边缘留下一排半圆形凹槽,像圆角齿一样。这个过程不需要额外工具,徒手就能操作,适合小批量返修或者现场组装。

1.3 什么时候该用邮票孔

结合我的实际经验,以下几个场景优先考虑邮票孔拼版:

场景说明推荐方案
异形板拼板板框带圆弧、斜面或缺角邮票孔/加连接桥
板边有走线或铜皮V割会切到铜邮票孔(孔不打在铜上即可)
需要保留板边强度整板边缘需要承受插拔力邮票孔+少量桥
手工分离小批量无分板机邮票孔手掰
半孔板(Castellated)板边金属化半孔邮票孔拼板比较方便

补充一点:邮票孔掰开后边缘是齿状的,对外观要求高的产品,可以考虑把邮票孔组设计在装配后被遮挡的位置,或者干脆用射频板常见的“加耳+桥”方案,分离时锉平或砂纸打磨一下。

2. 拼版前把单板“梳妆打扮”:板框与原点整顿

邮票孔拼版最怕的不是拼的过程,而是单板本身就带病。我见过很多次,板厂反馈拼版文件打不开或者生成异常,最后查下来全是板框层混乱、原点乱飞、Keepout 到处是残留这类问题。拼版之前,先把单板文件整理干净。

2.1 板框线的归属与封闭检查

Altium Designer 里板框可以放在机械层也可以直接用 Board Shape 定义,但做拼版之前必须统一。推荐的做法是:把板框画在机械层 1(Mechanical 1),并且保证是一个完全封闭的矩形或多边形。

检查步骤很简单:

  1. 在 PCB 编辑界面,按 L 打开视图配置,只勾选 Mechanical 1 查看板框层。
  2. 放大检查每个拐角和线段端点,确认没有十字断头、重叠线段。
  3. 用 Design -> Board Shape -> Define from selected objects,选中板框线后回车,AD 会自动以选中的封闭线生成板子形状。

如果菜单命令没找到,直接在 PCB 编辑器右下角的 Panels 里搜索 “Define Board Shape” 也能调用。板子形状一旦重新定义,后续的 Keepout 检查、铺铜边界全部跟着变化,这一步不能省。

2.2 重新设定原点与拼版参考点

拼版变量多,原点是第一优先级。单板的原点在左下角,拼版母板的原点也应该在左下角,这样出制造文件时所有坐标都清晰可查。

操作:Edit -> Origin -> Set,选择一个点设为原点。我习惯把原点设在板框左下角内侧,而不是板框线上,避免后期放置邮票孔 Pad 时出现负坐标。

如果你要拼多块同样的板,最好在单板文件里先放一个定位标识(比如一个实际的板框角或一个十字标记),这样粘贴第二块板时容易对齐。

2.3 清理板框外杂物和冗余Keepout

单板设计过程中,大家习惯往板子周围扔各种测试点、文字标注、临时 Keepout。拼版前一定要清理干净:

  • 删除板框外的孤立导线、过孔、铜皮碎块
  • 删除多余的 Keepout 层对象,特别是旧版拼版残留的 Keepout
  • 清理机械层上的注释碎片,只保留必要的板厚、材料说明

这是很机械的活,但漏掉一个孤立的过孔,藏在两板之间的铣槽里,板厂钻孔时那个位置就会多钻一个孔,轻则外观瑕疵,重则影响桥的强度。

2.4 拼版前的DRC快照

拼版文件里板多、网络多、类多,DRC 报错会爆炸式增长,到时候根本分不清哪些是真实错误。所以单板阶段的 DRC 清零是硬指标。在单板 PCB 里完整跑一遍 Design Rule Check,确认走线间距、短路、未连线的网络全部清零,再开始拼版。

我的做法是把单板 DRC 报告导出一份存档,拼版后再导出另一份,两边对照差值,差值里才是拼版引入的新问题。

3. 手工搭建拼版:复制粘贴路上的关键设置

3.1 为什么多数人选择手工拼版

Altium Designer 虽然提供了 Embedded Board Array 这类功能,但在实际工程里,不少人还是用手工复制粘贴来做拼版。原因很实际:手工方式对每一块板的位置、桥的方向、邮票孔组的摆放控制更直观,尤其是异形板拼板时,内置阵列功能反而要频繁调整参数,不如手工流程直给。

Embedded Board Array 适合规则矩形的板子,比如四拼、六拼的规则阵列。异形板拼板我建议直接手工粘贴,后面邮票孔也自己画,整个流程完全可控。

3.2 特殊粘贴的选项细节

手工拼版的第一步是把单板内容完整复制到拼版文件里。单板文件保持打开,按 Ctrl+A 全选,再按 Ctrl+C,点击任意参考点(最好点板框左下角)。然后新建一个空 PCB 文件,按 E+A 打开 Paste Special(特殊粘贴)对话框。

这里有几个选项直接影响后面的工作,必须说清楚:

  • Duplicate designators:勾选后,复制出来的元件位号会自动加后缀,比如 R1 变成 R1_1,避免拼版文件里出现两个 R1。工程上必须勾选。
  • Add to PCB Class:勾选后,每粘贴一次,系统会为这次粘贴的内容单独建一个板类,后续方便按板设置规则。建议勾选。
  • Duplicate Nets:这个选项最关键。勾选后,粘贴的网络的网名也会加上后缀,比如 GND 变成 GND_1,这样多块板之间的网络名彼此独立,不会在 DRC 里出现网络跨板短路的误判。

网络名加后缀会不会影响铺铜?不会,因为整块板的内容是一起复制的,网络关系内部还是封闭的,只是在全局命名空间里区分了。

3.3 第二块板的偏移参考点计算

粘贴第一块板时,原点对齐到新文件原点。粘贴第二块板时,要计算偏移量。

假设单板宽度为 W,板间距为 S(铣槽宽度,通常 1.6~2.0mm),横向拼两块时,第二块板的参考点相对原点的偏移就是:

X 偏移 = W + S

Y 偏移 = 0

具体操作:在 Paste Special 对话框里,勾选 Paste Array(阵列粘贴),设置列数为 2、行数为 1、X 间距为 W+S、Y 间距为 0。粘贴完成后,两块板之间的净距离就是 S。

注意,这里的 X 间距是指“参考点之间的间距”,所以在计算时要加上板间距。如果间距填成 W,两块板边缘就是零距离,铣槽就没有了。

3.4 连贴多块板的阵列粘贴

如果做 2x2 四拼,就在 Paste Special 里设置列数 2、行数 2:

  • X 间距 = 单板宽度 + 板间距
  • Y 间距 = 单板高度 + 板间距

粘贴完成后的板与板之间呈现规则的网格,此时整体还是一个有间隙的散装排列,下一步才是画桥、画铣槽、画邮票孔。这中间的间隙不能是最初认为的“空着就行”,板厂需要明确的铣槽轮廓,否则无法生成铣刀路径。

4. 邮票孔结构画法:桥、孔组和铣槽

这是整篇最核心的部分。拼版框架搭好后,在 AD 里把桥、邮票孔、铣槽一条条画出来。别嫌麻烦,图纸画得越清楚,板厂加工越省心。

4.1 先画连接桥和铣槽边界

在拼版 PCB 文件中,切换到机械层 1,在两块板之间的间隙区域画出桥的位置。桥就是间隙中保留不铣的区域,所以实际画图时,我习惯在 Keepout 层把铣槽边界画出来,桥的区域自动就空出来了。

具体画法:

  1. 在两板间隙中,每隔一段(比如 15~20mm)预留一个桥位,桥沿板边方向长 6~8mm。
  2. 在 Keepout 层,沿着两板边缘的外侧,把除桥位以外的间隙边界画成一条封闭多边形。
  3. 这条封闭多边形就是铣刀要铣掉的区域,板厂会识别为槽/腔。

如果你觉得 Keepout 不够直观,也可以用机械层画一个矩形并标注文字说明“Mill Slot 2.0mm,保留桥连接”,两种方式可以叠加。

4.2 邮票孔 Pad 参数与摆放

邮票孔在 AD 里最稳妥的方式是用 Pad 实现,因为 Pad 有明确的孔径和钻孔标记,能直接输出到钻孔文件。

在桥的中间线上放一排 Pad:

  • Pad 类型选择 Multi-Layer
  • Hole Size(孔径):0.6mm
  • X-Size / Y-Size(焊盘外径):0.8mm 或 0.9mm
  • Pad 中心间距:1.0mm
  • Pad 的中心线位于两块板边界的正中

为什么外径要比孔径大一点?因为如果外径等于孔径,钻孔后就是纯孔壁,板厂加工时定位误差可能导致孔位偏移,外径略大一点可以给加工留出余量。

摆放时可以先用一个 Pad 定位,然后用阵列粘贴(Paste Array)快速生成整排。举个例子:在桥的中间位置放第一个 Pad,然后复制,Paste Special 勾选 Paste Array,设置:

  • 线性阵列方向:沿板边方向
  • 偏移量:X=1.0mm,Y=0
  • 数量:6 个

这一排 6 个孔就是邮票孔组。

4.3 整排孔快速复制的技巧

一个桥放 6 个孔,如果拼 4 块板、2 个桥,就是 48 个孔,一个个点要疯。我的做法是:

  1. 先把第一个桥的邮票孔组完整放好。
  2. 选中这一组 Pad,按 Ctrl+C 复制,点击组中心为参考点。
  3. 在下一个桥的位置,按 E+A 特殊粘贴,偏移量直接设为桥中心间距。

用这种方法,每个桥的邮票孔组都能精确对齐。放置时把 Pad 的 Snap 打开,配合栅格捕捉,就不会出现孔距参差不齐的情况。

4.4 非金属化孔属性处理

邮票孔按工艺要求应该为非金属化孔(NPTH),因为孔壁不需要镀铜。AD 的 Pad 默认是金属化孔(Plated),需要手动取消。

在 Pad 属性对话框里,找到 Hole Size 下方的选项,取消 Plated(镀孔)勾选。这样出钻孔文件时,孔会归入非金属化孔文件,板厂按 NPTH 加工。如果等文件到了板厂再口头说“邮票孔不打金属”,很容易造成沟通偏差,图纸上直接把属性定死是最稳的。

注意:如果你用的是老版本 AD,Pad 属性里可能没有 Plated 选项,此时可以放置 Via(过孔),在 Route-> 属性里把 Plated 取消,效果类似。发板时在机械层加一行文字注明“STAMP HOLES NPTH”更保险。

4.5 拼版总板框收边

邮票孔画完后,拼版母板还需要一个最外层的封闭板框。这个板框就是成品母板的物理轮廓,包含了所有单板、桥和铣槽区域的外边界。

操作方法:

  1. 在机械层 1 画一条封闭轮廓,包围全部单板和间隙。
  2. 用 Design -> Board Shape -> Define from selected objects 重新定义板子形状。
  3. 注意外部轮廓的拐角处加 2mm 以上的圆角半径,避免应力集中导致板角开裂。

如果内部还有较大的槽孔,可以在同一层画好并标注,板厂会一并处理。

5. 邮票孔参数经验值与常见雷区

5.1 参考参数表

下面是一组我用过多年的参考值,涵盖了常规 FR4 板材的情况:

参数推荐值说明
邮票孔孔径0.6mm孔太小加工困难;孔太大齿痕明显
孔中心距1.0mm孔间基材约 0.4mm,掰断容易
桥长度6~8mm沿板边方向,太长难掰,太短易碎
桥间距15~20mm整齐分布,受力均匀
板间距(铣槽宽)1.6~2.0mm与板厂铣刀直径匹配
邮票孔距板角≥3mm角部应力大,孔太近容易崩边
邮票孔组距Mark点≥5mm避免光学定位误判

孔径 0.6mm、中心距 1.0mm 这组数据在绝大多数板厂都能直接加工,不需要额外沟通。如果你板子特别厚(2.0mm 以上),建议孔径放大到 0.8mm、中心距 1.2mm,掰的时候省力很多。

5.2 齿孔与器件/走线的安全距离

邮票孔区域的应力集中在孔壁周边,掰开时会出现轻微的基材碎裂和毛刺。所以邮票孔正反两面 0.5mm 范围内不要有走线,1mm 范围内不要有贴片器件。如果实在避不开,把铜皮和器件移开一点,宁可多绕一根线,也别让邮票孔把信号线“震断”。

另外一个容易忽视的点:邮票孔不要正好打在铺铜区域内。虽然 NPTH 不导电,但掰板时铜皮受拉力变形,铜箔容易从基材上剥离,留下毛刺。最好在邮票孔周围开禁布区(Keepout),或者把铺铜挖空 0.3mm 以上。

5.3 半孔板与邮票孔别搞混

半孔板(Castellated Hole)是板边做成半圆形金属化孔,模块焊接到主板上时用,加工工艺本身比普通板复杂。半孔板和邮票孔拼板容易混淆,因为都涉及板边的孔。

区别在于:

  • 半孔是功能孔,必须金属化,是产品的一部分。
  • 邮票孔是工艺孔,非金属化,拼板分离后不承担电气功能。

如果你的板子本身就是半孔板,拼板时邮票孔的位置要避开半孔区,否则掰开后半孔边缘会被撕坏,影响模块焊接质量。

5.4 桥连位置与应力分布

桥的位置决定掰板时的受力状态,我的经验是:不要在一条直线上的四个角都放桥,那样掰起来特别费劲。最好把桥设计成“一侧多、一侧少”的分布,让受力点错开。比如左侧两个桥、右侧一个桥,掰的时候先断一个受力集中的桥,再沿齿孔延展,省力且边缘更整齐。

另外,如果板子一侧有比较重的器件(比如变压器、电解电容),桥尽量靠近重载区域布置,减少分离时板子的抖动幅度。

6. 拼版后的DRC和制造文件输出

6.1 网络和位号冲突处理

如果你在特殊粘贴时勾选了 Duplicate Nets 和 Duplicate Designators,拼版文件里网络名和位号是各自独立的。但如果没勾,或者做的是嵌入式板阵列,就需要手动处理。

检查方法:打开 PCB 面板,查看 Nets 列表,看看是否出现同名网络分布在两块板上的情况。如果出现,可选中其中一块板的所有对象,用 PCB Inspector 批量替换网络名前缀。

位号冲突也一样,重复的位号会让装配图无法追溯,严重时 BOM 对不上。拼版文件的位号最好在复制时自动加后缀,别寄希望于后期手动改。

6.2 拼版DRC误报的规则调整

拼版后 DRC 最大的烦恼是误报。两块板之间如果网络独立但物理距离很近,AD 可能会报间距违规。这时候不一定要改图,而是调整规则范围:

  1. 打开 Design Rules,找到 Clearance 相关规则。
  2. 在 Where The First Object Matches 和 Where The Second Object Matches 里,把规则限定到具体板类(Board Class)。
  3. 为每个单板实例单独设置板类范围,避免跨板间距检查。

这样做的好处是保留单板内部的间距规则,同时忽略不同板块之间的无效间距检查。

6.3 Gerber与钻孔文件输出要点

拼版文件的 Gerber 输出和单板有区别,重点检查三个地方:

  1. 机械层选择:输出时把所有用到的机械层都勾上,尤其是机械层 1(板框)和 Keepout 层。有些工程师只勾了 “Board Outline”,导致铣槽信息丢失。
  2. 钻孔文件:邮票孔的 NPTH 孔要确认单独输出文件。打开钻孔输出配置,检查“Non-Plated”钻孔文件是否包含邮票孔。
  3. 文件预览:输出后用 CAM 工具(比如 AD 自带的 CAM tastic 或者第三方查看器)打开预览,确认每个桥的孔位都在正确位置。这一步能拦截至少一半的加工失误。

6.4 下单信息与工厂沟通

图纸上的信息再全,下单时最好还是把关键参数写在备注里。我一般会写这几项:

  • 拼板方式:邮票孔拼版,桥长 6~8mm,桥间距 15~20mm
  • 邮票孔规格:孔径 0.6mm,孔中心距 1.0mm,NPTH
  • 铣槽宽度:2.0mm
  • 是否需要保留工艺边和 Mark 点

板厂拿到拼版文件后,如果只是普通拼版,会按照 Gerber 里的机械层直接加工。如果你的图纸里邮票孔没有用 Pad 画,只是画了圆形的机械层图形,那务必在备注里写清楚“邮票孔按图形位置钻孔,NPTH”,否则板厂可能会忽略。


做了这么多年拼版,我个人的体会是:邮票孔拼版比 V 割多花一点绘图时间,但它在异形板、小批量板这块几乎是无敌的。AD 里画邮票孔并不复杂,核心就是把板框整理干净、桥位画明白、Pad 属性设对、下单备注写清。只要这四步不出错,板厂基本不需要来回确认。最后再分享一个小技巧:拼版文件发出去之前,把机械层 1 单独导出成一张 PDF,眼睛过一遍桥和孔的位置,比你反复盯着 DRC 报告管用得多。

返回列表