PCB設計時應考慮的幾個問題
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- 發布時間：2018-12-17 11:07
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【概要描述】隨著PCB行業的蓬勃發展，越來越多的工程技術人員加入PCB的設計和制造中來，但由于PCB制造涉及的領域較多，且相當一部分PCB設計工程人員（Layout人員）沒有從事或參與過PCB的生產制造過程，導致在設計過程中偏重考慮電氣性能及產品功能等方面的內容，但下游PCB加工廠在接到訂單，實際生產過程中，有很多問題由于設計沒有考慮造成產品加工困難，加工周期延長或存在產品隱患，現就此類不利于加工生產的問題做
PCB設計時應考慮的幾個問題
【概要描述】隨著PCB行業的蓬勃發展，越來越多的工程技術人員加入PCB的設計和制造中來，但由于PCB制造涉及的領域較多，且相當一部分PCB設計工程人員（Layout人員）沒有從事或參與過PCB的生產制造過程，導致在設計過程中偏重考慮電氣性能及產品功能等方面的內容，但下游PCB加工廠在接到訂單，實際生產過程中，有很多問題由于設計沒有考慮造成產品加工困難，加工周期延長或存在產品隱患，現就此類不利于加工生產的問題做
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隨著PCB行業的蓬勃發展，越來越多的工程技術人員加入PCB的設計和制造中來，但由于PCB制造涉及的領域較多，且相當一部分PCB設計工程人員（Layout人員）沒有從事或參與過PCB的生產制造過程，導致在設計過程中偏重考慮電氣性能及產品功能等方面的內容，但下游PCB加工廠在接到訂單，實際生產過程中，有很多問題由于設計沒有考慮造成產品加工困難，加工周期延長或存在產品隱患，現就此類不利于加工生產的問題做出以下幾點分析，供PCB設計和制作工程人員參考：
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?，F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。
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