PCB设计与制造技术交流PPT课件.ppt

牧泰莱电路技术有限公司MULTILAYERPCBTECHNOLOGYCO LTD 电路板设计与制作的衔接 拟定 袁斌日期 2012 2 22 PCB设计与制造技术交流 长沙牧泰莱 牧泰莱电路技术有限公司 PCB生产流程PCB材料选择PCB板厚设计层压结构的设计黑棕氧化技术的应用推广各层图形及钻孔设计外形及拼版设计阻抗设计PCB热设计要求 目录 长沙牧泰莱 PCB生产流程 我司常用的电路板加工工艺流程有如下几种 牧泰莱电路技术有限公司 单面板工艺流程双面板工艺流程多层板工艺流程 长沙牧泰莱 单面板工艺流程 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 双面板工艺流程 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 多层板工艺流程 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 PCB材料选择 牧泰莱电路技术有限公司 我们选用国内最优良的板料供应商 生益科技 联茂电子的板料 常规板料如下 同时为满足各类客户的特殊需求 我们同时制造铝基 金属基 PTFT等各类特殊材料的PCB满足各类客户的需求 长沙牧泰莱 PCB材料选择 a 应适当选择 g较高的基材 玻璃化转变温度 g是聚合物特有的性能 是决定材料性能的临界温度 是选择基板的一个关键参数 环氧树脂的Tg在125 140 左右 再流焊温度在220 左右 远远高于PCB基板的 g 高温容易造成PCB的热变形 严重时会损坏元件 Tg应高于电路工作温度b 要求CTE低 由于X Y和厚度方向的热膨胀系数不一致 容易造成PCB变形 严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件 c 要求耐热性高 一般要求PCB能有250 50S的耐热性 d 要求平整度好e 电气性能要求 高频电路时要求选择介电常数低 介质损耗小的材料 绝缘电阻 耐电压强度 抗电弧性能都要满足产品要求 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 PCB厚度的设计 1 一般贴装机允许的板厚 0 5 5mm 2 PCB厚度一般在0 5 2mm范围内 3 只装配集成电路 小功率晶体管 电阻 电容等小功率元器件 在没有较强的负荷振动条件下 使用厚度为1 6mm 板的尺寸在500mm 500mm之内 4 有负荷振动条件下 要根据振动条件采取缩小板的尺寸或加固和增加支撑点的办法 仍可使用1 6mm的板 5 板面较大或无法支撑时 可以考虑将板厚加大 应选择2 3mm厚的板 6 当层次较高时 必须保证每层介质厚度的满足其他各方面要求 如耐压要求 7 当PCB尺寸小于最小贴装尺寸时 必须采用拼板方式 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 层压结构的设计 在层压结构的设计方面 我们致力于满足客户需求的层压结构进行设计和生产 基础设计原则如下 客户有指定结构时 须按客户要求设计 客户有阻抗要求时 必须使用满足客户的层压结构 客户没有指定结构时 设计原则为 介质层厚度 压合厚度符合客户要求 内层板优先选用厚度较大的芯板 最小介质厚度 0 06mm尽量使用单张PP结构PP选用 优先选用常规类型PP 1080 2116 7628厚铜板PP选用 2oz及以上铜厚靠近铜面PP只可排放1080 2116 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 层压结构的设计 牧泰莱电路技术有限公司 同时我们本着节约成本 降低生产难度系数的原则 建议客户对层压结构进行如下优化 1 介质层的厚度在无阻抗要求的情况下 尽量在0 1 0 2mm之间 便于生产过程中厚度均匀性的控制 2 层压结构的设计尽量采取对称原则 有利于PCB焊接时翘曲的控制 3 多层板优选选用厚度较大的芯板设计结构 有利与PCB加工和焊接过程中应力释放造成困扰 4 层压结构中尽量使用同规格材料 减少因加工过程中变形差异 提高产品可靠性 长沙牧泰莱 软件造成的层压结构误解 Protel系列软件设计的PCB文件中都有一个介质厚度要求的说明 如右图 如不做特殊设置得出的层压结构是介质均等的 则芯板厚度变小 PP数量加大 成本增加 如无要求建议加工要求中说明 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 内层图形设计 牧泰莱电路技术有限公司 各层图形铜尽量分布均匀 防止翘曲 层间图形结构尽量分布较均匀 层排序也考虑对称 如右图 g代表电地层 s代表信号层 长沙牧泰莱 内层图形设计 内层孔到线的距离尽量加大 层次越高 距离越大 4层板保证在7mil以上 6 8层保证8mil以上 层次越高 内层孔到铜的距离越大 一般10MIL以上 提高可靠性 孔密集区域 线尽量布置在两孔的正中间 板内元素距离板边15mil以上 层次越高 可以考虑加大 金手指下方铺铜 防止区域偏薄 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 常见问题 内层网络判定不清楚 A 孔与内层图形相切 不能判定其网络 B 孔设计在隔离线上 孔位的PAD设计不完整 无法判定其网络 C 梅花焊盘设计在隔离线上 不能判定其网络 牧泰莱电路技术有限公司 ABC 长沙牧泰莱 钻孔的设计 牧泰莱电路技术有限公司 1 机械安装孔如果不是用于接地 安装孔内壁不允许有电镀层 如果需要接地 建议在安装孔周围设计 卫兵孔 2 元件孔金属化的孔径比引线直径大0 2 0 3mm 这样有利于波峰焊的焊锡往上爬 同时利于排气 如果孔太小 气体跑不出来 会夹杂在焊锡里 孔太大元件偏斜 3 导通孔 通孔 埋孔 盲孔 选孔原则 尽量用通孔 其次用埋孔 最后选盲孔 盲埋孔设计时尽量不要交叉 长沙牧泰莱 钻孔的设计 4 厚径比 孔与板厚比值优选 1 8以下 1 8以上时加工难度大 5 采用回流焊工艺时导通孔设置A 一般导通孔直径不小于0 3mm 最小孔径与板厚度的比不小于1 8 过小的比例在金属化孔时 工艺难度加大成本上升 B 不能把导通孔直接设置在焊盘上 焊盘的延长部分和焊盘角上 C 导通孔和焊盘之间应有一段涂有阻焊膜的细线相连 细线的长度应大于0 5mm 宽度大于0 1mm 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 钻孔的设计 6 最小孔径0 2MM 能使用大孔尽量使用 孔边到孔孔边间距大于12mil 过孔尽量不要打在需要焊接的焊盘上 7 我司孔径公差控制范围 正常孔径公差是按照IPC 级标准 压接孔孔径公差可以控制在 0 05mm PTH可以控制孔径公差 0 08mm NTPH可以控制孔径公差 0 05mm 8 孔位公差 0 075mm9 孔铜要求 IPC 级标准控制孔铜平均25um 单点大于20um 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 钻孔文件最常见的问题沟通 牧泰莱电路技术有限公司 1 文件孔或槽属性与加工说明要求不同 2 文件孔属性与文件设计不符合 3 孔属性定义为非金属化孔 但是线路层设计有网络连接 4 SMT钻孔 长沙牧泰莱 外层线路的设计 1 极限线宽间距3 3MIL 通常成品1OZ最小线宽 间距4 5 4 5MIL 成品2OZ最小线宽 间距6 6MIL 后续每增加铜厚1OZ 线宽与间距相应增加1MIL 对应铜厚内层线宽与间距一致 情况允许建议分别加大1MIL 2 线宽在不同温度下的载流量 1OZ 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 线宽载流量对比表 牧泰莱电路技术有限公司 用铜皮作导线通过大电流时 铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50 去选择考虑 在PCB设计加工中 常用OZ 盎司 作为铜皮厚度的单位 1OZ铜厚的定义为1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎 对应的物理厚度为35um 2OZ铜厚为70um 电路工作电压 线间距的设置应考虑其介电强度 长沙牧泰莱 外层线路的设计 3 焊盘走线要添加泪滴 以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱 4 SMD焊盘上不能布过孔 过孔与焊盘应保持0 2mm的间距5 数控铣外层的元素与板边最小安全间距0 25MM V CUT安全距离见下表 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 外层线路的设计 6 线路铺铜 整个设计布线完毕后 尽量对未布线的空白区域进行铺铜处理 以增加电路的抗干扰力 画出灌铜区域外框 选择灌注方式 将地网络与铜皮相连 但铜皮与焊盘 线最好8MIL以上间距 外层铜分布均匀可以使得电镀时电流分布均匀 镀层厚度也均匀 方便生产加工 利于产品可靠性 如阻抗板利于阻抗的最终效果 下图为不建议设计 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 阻焊设计 1 过孔处理方式 覆盖不覆盖覆盖塞孔部分塞孔通常设计时 过孔处理方式为覆盖塞孔 但是最好不要把需要塞的过孔放置于开窗的焊盘上 为避免冒油 导致可焊性异常 此类孔作覆盖不塞孔处理 2 绿油桥 为防止焊料桥接导致短路 通常需要保留绿油桥 当IC焊盘间距 8mil时无法保留绿油桥 杂色油墨需要保留绿油桥时IC焊盘间距 9mil 不能保证绿油桥时按照通窗处理 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 阻焊设计 3 过孔塞孔的最大孔径为0 6mm 建议需要塞孔的过孔孔径设计在0 6mm以内 最佳为0 3 0 4MM 如为了保证良好的导通可以同网络多放置几个孔 塞孔是防范过孔发黄的最好方法 4 BGA区的过孔在没有特殊要求的情况下是以塞孔的方式处理 如需要设计测试点 建议在字符层用位号标识 沟通中常用术语解释 阻焊开窗 即焊盘露铜 开窗露铜 线 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 字符设计 字符层设计的位号是为了贴装和维修方便 字符线宽与字高的最佳比例是1 8 最低保证在1 6 我司最小的线宽要求为4 5mil 字高建议设计在30mil以上 字符框设计时建议距离所示焊盘有6mil以上的距离 可以确保标识清晰准确 字符的字体尽量设计正楷字 位号不建议设计在焊盘与器件之上 应与焊盘相隔6MIL以上位号尽量不要设计在走线或铜与基材交接区域 会由于字符油墨下油不均导致字符不清 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 PCB外形设计 1 形状设计a 印制板的外形应尽量简单 一般为矩形 长宽比为3 2或4 3 其尺寸应尽量靠标准系列的尺寸 以便简化加工工艺 降低加工成本 b 板面不要设计得过大 以免在回流焊时引起变形 2 PCB外形和尺寸是由贴装机的PCB传输方式 贴装范围决定 a 当PCB定位在贴装工作台上 通过工作台传输PCB时 对PCB的外形没有特殊要求 b 当直接采用导轨传输PCB时 PCB外形必须是笔直的 如果是异形PCB 必须设计工艺边使PCB的外形成直线 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 PCB多pcs拼接的设计 1 当PCB尺寸小于最小贴装尺寸 50mm 50mm 时必须采用拼板的方式 异形板也需拼板 2 拼板可以提高生产效率 双面全表面贴装 并且不采用波峰焊工艺时 可采用双数拼板 正反面各半 两面图形完全相同的设计 这种设计可以采用同一块模板 节省编程 生产准备时间 提高生产效率和设备利用率 3 拼板设计要求 a 拼板的尺寸不可太大 也不可太小 应以制造 装配 和测试过程中方便为原则 不产生较大变形为宜 根据PCB厚度确定 1mm厚度的PCB最大拼板尺寸200mm 150mm b 拼板的工艺边一般为5 10mm 添加定位孔 c MARK点加在每块小板的对角上 一般为二个 一点也可以 d 定位孔加在工艺边上 其距离为距各边5mm e 工艺边上可以添加不对称的3 4个定位孔 f 拼板中各块PCB之间的互连方式有V CUT和邮票孔连接两种方式 要求既能一定的机械强度 又便于贴装后的分离 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 PCB多pcs拼接的设计 拼板元件布局要求 牧泰莱电路技术有限公司 连接方式 长沙牧泰莱 邮票孔连接的设计 工艺边与单元板之间采用桥连的方式连接 桥连位置设计邮票孔邮票孔最佳为0 5 0 6mm0 25mm 邮票孔孔壁间距 0 4mm 常规按0 3mm间距设计 每个桥连上邮票孔数量至少需要5个邮票孔为NPTH 文件设计时必须避开邮票孔 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 V CUT的设计 工艺边与单元板之间无间距或者桥接的宽度较小 我们采用V CUT处理 V CUT刀有几种 20 30 45 60 最常用的为30 V CUT余厚 板厚 1 6MM残留厚度0 3 0 1MM 板厚 1 6MM残留厚度0 4 0 1MM 半孔板V CUT时为不伤及半孔 V CUT将会往外偏移0 1mm 内层V CUT叠边参考外层V CUT安全间距 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 工艺边的设计 1 工艺边上一般设计3 4个大小为2 0 4 0mm的定位孔 3 4个1 0mm的光学点 并设计保护环 不对称排布 以方便后续加工和测试 2 为保证内层层压均匀 建议工艺边内层填铜 3 为方便外层线路加工 平衡电流 建议外层铺铜4 工艺边上填铜可以增加板的刚性 有益与板翘曲度的控制 5 以上铺铜均避开定位孔和光学点 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 阻抗的设计 阻抗控制四要素 1 线宽 线距与阻抗值成反比2 铜厚与阻抗值成反比3 介质厚度与阻抗值成正比4 介电常数与阻抗值成反比根据客户的阻抗要求和文件设计 参考我司现有材料和加工相关参数进行计算 推荐合适的层压结构 牧泰莱电路技术有限公司 长沙牧泰莱 阻抗的设计 单端信号线的损耗和线宽 牧泰莱电路技术有限公司 左图所示的微带线 保持阻抗为50 右图中红色的线宽为6mil 蓝色线宽为5mil 6mi