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PCB线路板设计的七个问题

文章来源: 智力创电路板 人气:567 发表时间:2021-01-26 10:18:24

PCB线路板设计是需要考虑的七个问题!为便于表达,从开料、钻孔、线路、阻焊、字符、表面处理及成形七个方面分析:

一、开料主要考虑板厚及铜厚问题:

板料厚度大于0.8MM的板,标准系列为:1.0 1.2 1.6 2.0 3.2 MM,板料厚度小于0.8MM不算标准系列,厚度可以根据需要而定,但经常用到的厚度有:0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.6MM,这此材料主要用于多层板的内层。

外层设计时板厚选择注意,生产加工需要增加镀铜厚度、阻焊厚度、表面处理(喷锡,镀金等)厚度及字符、碳油等厚度,实际生产板金板将偏厚0.05-0.1MM,锡板将偏厚0.075-0.15MM.例如设计时成品要求板厚2.0 mm时,正常选用2.0mm板料开料时,考虑到板材公差及加工公差,成品板厚将达到2.1-2.3mm之间,如果设计一定要求成品板厚不可大于2.0mm时,板材应选择为1.9mm非常规板料制作,PCB加工厂需要从板材生产商临时订购,交货周期就会变得很长。


内层制作时,可以通过半固化片(PP)的厚度及结构配置调整层压后的厚度,芯板的选择范围可灵活一些,例如成品板厚要求1.6mm,板材(芯板)的选择可以是1.2MM也可以是1.0MM,只要层压出来的板厚控制在一定范围内,即可满足成品板厚要求。

另外就是板厚公差问题,PCB设计人员在考虑产品装配公差的同时要考虑PCB加工后板厚公差,影响成品公差主要是三个方面,板材来料公差、层压公差及外层加厚公差。现提供几种常规板材公差供参考:(0.8-1.0)±0.1 (1.2-1.6)±0.13 2.0±0.18 3.0±0.23 层压公差根据不同层数及板厚,公差控制在±(0.05-0.1)MM 之间。特别是有板边缘连接器的板(如印制插头),需要根据与连接器匹配的要求确定板的厚度和公差。

表面铜厚问题,由于孔铜需要通过化学沉铜及电镀铜完成,如果不做特殊处理,在加厚孔铜时表面铜厚会随着一起加厚。根据IPC-A-600G标准,最小铜镀层厚度,1、2级为20um ,3级为25um.因此在线路板制作时,如果铜厚要求1OZ(最小30.9um)铜厚时,开料有时会根据线宽/线距选择HOZ(最小15.4um)开料,除去2-3um的允许公差,最小可达33.4um,如果选择1OZ开料,成品铜厚最小将达到47.9um.其它铜厚计算可依次类推。


二、钻孔主要考虑孔径大小公差、钻孔的预大,孔到板边线边、非金属化孔的处理问题及定位孔的设计:

目前机械钻孔最小的加工钻嘴为0.2mm,但由于孔壁铜厚及保护层厚,生产时需要将设计孔径加大制作,喷锡板需要加大0.15mm 金板需要加大0.1mm,这里的关键问题是,如果孔径加大以后,此类孔到线路、铜皮的距离是否达到加工要求?本来设计的线路焊盘的焊环够不够?例如,设计时过孔孔径为0.2mm,焊盘直径为0.35mm,理论计算可知,焊环单边有0.075mm是完全可以加工的,但按锡板加大钻嘴后生产,就已经没有焊环了。如果焊盘由于间距问题,CAM工程人员无法再加大的话,此板就无法加工生产。

孔径公差问题:目前国内钻机大部分钻孔公差控制在±0.05mm,再加上孔内镀层厚度的公差,金属化孔公差控制在±0.075mm,非金属化孔公差控制在±0.05mm.

另外容易忽略的一个问题是钻孔到多层板内层铜皮或线的隔离距离,由于钻孔定位公差为±0.075mm,层压时内层压板后图形伸缩变形有±0.1mm的公差变化。因此设计时孔边到线或铜皮的距离4层板保证在0.15mm以上,6层或8层板保证在0.2mm以上的隔离才可方便于生产。

非金属化孔制作常见有以下三种方式,干膜封孔或胶粒塞孔,使孔内镀上的铜因为无蚀阻保护,可在蚀刻时除去孔壁铜层。注意干膜封孔,孔径不可大于6.0mm,胶粒塞孔不可小于11.5mm.另外就是采用二次钻孔制作非金属化孔。不管采取何种方式制作,非金属化孔周围必须保证0.2mm范围内无铜皮。

定位孔的设计往往也是容易忽略的一个问题,线路板加工过程中,测试,外形冲板或电铣均需要使用大于1.5mm的孔做为板固定的定位孔。设计时需考虑尽量成三角形将孔分布于线路板三个角上。


三、线路制作主要考虑线路蚀刻造成的影响

由于侧蚀的影响,生产加工时考虑铜厚及不同加工工艺,需要对线路进行一定预粗,喷锡和沉金板HOZ铜常规补偿0.025mm,1OZ铜厚常规补偿0.05-0.075mm,线宽/线距生产加工能力常规0.075/0.075mm.因此在设计时在考虑最线宽/线距布线时需要考虑生产时的补偿问题。

镀金板由于蚀刻后不需要退除线路上面的镀金层,线条宽度没有减小,因此不需要补偿。但需注意由于侧蚀仍然存在,因此金层下面铜皮线宽会小于金层线宽,如果铜厚过厚或蚀刻过量极易造成金面塌陷,从而导致焊接不良的现象发生。

对于有特性阻抗要求的线路,其线宽/线距要求会更加严格。


四、阻焊制作比较麻烦的就是过电孔上的阻焊处理方式上面


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