在PCB線路板設計是需要考慮的七個問題!為便于表達,從開料、鉆孔、線路、阻焊、字符、表面處理及成形七個方面分析:

一、開料主要考慮板厚及銅厚問題:

板料厚度大于0.8MM的板,標準系列為:1.0 1.2 1.6 2.0 3.2 MM,板料厚度小于0.8MM不算標準系列,厚度可以根據需要而定,但經常用到的厚度有:0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.6MM,這此材料主要用于多層板的內層。

外層設計時板厚選擇注意,生產加工需要增加鍍銅厚度、阻焊厚度、表面處理(噴錫,鍍金等)厚度及字符、碳油等厚度,實際生產板金板將偏厚0.05-0.1MM,錫板將偏厚0.075-0.15MM.例如設計時成品要求板厚2.0 mm時,正常選用2.0mm板料開料時,考慮到板材公差及加工公差,成品板厚將達到2.1-2.3mm之間,如果設計一定要求成品板厚不可大于2.0mm時,板材應選擇為1.9mm非常規板料制作,PCB加工廠需要從板材生產商臨時訂購,交貨周期就會變得很長。

內層制作時,可以通過半固化片(PP)的厚度及結構配置調整層壓后的厚度,芯板的選擇范圍可靈活一些,例如成品板厚要求1.6mm,板材(芯板)的選擇可以是1.2MM也可以是1.0MM,只要層壓出來的板厚控制在一定范圍內,即可滿足成品板厚要求。

另外就是板厚公差問題,PCB設計人員在考慮產品裝配公差的同時要考慮PCB加工后板厚公差,影響成品公差主要是三個方面,板材來料公差、層壓公差及外層加厚公差。現提供幾種常規板材公差供參考:(0.8-1.0)±0.1 (1.2-1.6)±0.13 2.0±0.18 3.0±0.23 層壓公差根據不同層數及板厚,公差控制在±(0.05-0.1)MM 之間。特別是有板邊緣連接器的板(如印制插頭),需要根據與連接器匹配的要求確定板的厚度和公差。

表面銅厚問題,由于孔銅需要通過化學沉銅及電鍍銅完成,如果不做特殊處理,在加厚孔銅時表面銅厚會隨著一起加厚。根據IPC-A-600G標準,最小銅鍍層厚度,1、2級為20um ,3級為25um.因此在線路板制作時,如果銅厚要求1OZ(最小30.9um)銅厚時,開料有時會根據線寬/線距選擇HOZ(最小15.4um)開料,除去2-3um的允許公差,最小可達33.4um,如果選擇1OZ開料,成品銅厚最小將達到47.9um.其它銅厚計算可依次類推。

二、鉆孔主要考慮孔徑大小公差、鉆孔的預大,孔到板邊線邊、非金屬化孔的處理問題及定位孔的設計:

目前機械鉆孔最小的加工鉆嘴為0.2mm,但由于孔壁銅厚及保護層厚,生產時需要將設計孔徑加大制作,噴錫板需要加大0.15mm 金板需要加大0.1mm,這里的關鍵問題是,如果孔徑加大以后,此類孔到線路、銅皮的距離是否達到加工要求?本來設計的線路焊盤的焊環夠不夠?例如,設計時過孔孔徑為0.2mm,焊盤直徑為0.35mm,理論計算可知,焊環單邊有0.075mm是完全可以加工的,但按錫板加大鉆嘴后生產,就已經沒有焊環了。如果焊盤由于間距問題,CAM工程人員無法再加大的話,此板就無法加工生產。

孔徑公差問題:目前國內鉆機大部分鉆孔公差控制在±0.05mm,再加上孔內鍍層厚度的公差,金屬化孔公差控制在±0.075mm,非金屬化孔公差控制在±0.05mm.

另外容易忽略的一個問題是鉆孔到多層板內層銅皮或線的隔離距離,由于鉆孔定位公差為±0.075mm,層壓時內層壓板后圖形伸縮變形有±0.1mm的公差變化。因此設計時孔邊到線或銅皮的距離4層板保證在0.15mm以上,6層或8層板保證在0.2mm以上的隔離才可方便于生產。

非金屬化孔制作常見有以下三種方式,干膜封孔或膠粒塞孔,使孔內鍍上的銅因為無蝕阻保護,可在蝕刻時除去孔壁銅層。注意干膜封孔,孔徑不可大于6.0mm,膠粒塞孔不可小于11.5mm.另外就是采用二次鉆孔制作非金屬化孔。不管采取何種方式制作,非金屬化孔周圍必須保證0.2mm范圍內無銅皮。

定位孔的設計往往也是容易忽略的一個問題,線路板加工過程中,測試,外形沖板或電銑均需要使用大于1.5mm的孔做為板固定的定位孔。設計時需考慮盡量成三角形將孔分布于線路板三個角上。

三、線路制作主要考慮線路蝕刻造成的影響

由于側蝕的影響,生產加工時考慮銅厚及不同加工工藝,需要對線路進行一定預粗,噴錫和沉金板HOZ銅常規補償0.025mm,1OZ銅厚常規補償0.05-0.075mm,線寬/線距生產加工能力常規0.075/0.075mm.因此在設計時在考慮最線寬/線距布線時需要考慮生產時的補償問題。

鍍金板由于蝕刻后不需要退除線路上面的鍍金層,線條寬度沒有減小,因此不需要補償。但需注意由于側蝕仍然存在,因此金層下面銅皮線寬會小于金層線寬,如果銅厚過厚或蝕刻過量極易造成金面塌陷,從而導致焊接不良的現象發生。

對于有特性阻抗要求的線路,其線寬/線距要求會更加嚴格。

四、阻焊制作比較麻煩的就是過電孔上的阻焊處理方式上面