多层厚铜箔PCB设计指导书v1.0

..多层厚铜箔PCB设计指导书_____________________________________________________________________________________修订信息表版本修订人修订时间修订内容目录TOC\o"1-3"\h\z\t"标题4,4"前言41.目的52.适用范围53.引用/参考标准或资料54.名词解释55.规范简介56.规范内容56.1含电磁绕组〔磁芯粘结工艺的多层厚铜箔PCB设计56.1.1设计原则56.1.2确定表面处理工艺56.1.3确定PCB板厚56.1.4确定变压器原副边绕组的层分配方式66.1.5确定电感的绕组方式66.1.6选择电流密度66.1.7确定变压器和电感绕组打孔数66.1.8变压器原副边走线66.1.9绕组宽度确定66.1.10原副边铜皮叠层处理〔平面贴片变压器除外66.1.11绝缘距离要求66.1.12同一网络过孔孔边间距的设计要求76.2平面贴片变压器的多层厚铜箔PCB设计76.2.1主板上的磁芯开槽尺寸设计76.2.2侧面镀铜的焊盘尺寸和焊盘间距要求76.2.3过孔离开表贴焊盘的距离要求76.3其他要求76.3.1铜箔覆盖率76.3.2钢网开口设计86.3.3拼板方式的选择8前言本规范由公司研发部发布实施,适用于PCB的设计活动。目的在产品的多层厚铜箔PCB设计过程中,指导PCB的设计,降低加工成本,降低厂家加工难度,提高成品率,缩短加工周期,提高可靠性,在设计中体现产品的成本和技术优势。适用范围本指导书适用于公司所有的多层厚铜箔PCB设计。本指导书由公司研发部电子工艺部主管或其授权人员,负责解释、维护、发布,研发部QA负责监督执行。引用/参考标准或资料TS-M0E04001PCB电流密度设计指导书TS-S0E0102003PCB工艺设计规范名词解释导通孔<Via>：一种用于内层连接的金属化孔,但其中并不用于插入元件引线或其它增强材料。过孔<Throughvia>：从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。铜箔厚度〔Copperthickness：在PCB设计加工中,常用盎司<oz>作为铜箔厚度的单位,1oz铜厚的定义为1平方英尺面积内铜箔的重量为1盎司,对应的物理厚度为35um；2oz铜厚为70um,以此类推。规范简介本指导书主要依据外协厂PCB制造能力以及实践经验进行总结,用以指导设计时降低加工成本,降低厂家加工难度,提高成品率,缩短加工周期,提高可靠性。规范内容含电磁绕组〔磁芯粘结工艺的多层厚铜箔PCB设计6.1.1设计原则在满足散热要求和电流密度要求的前提下,尽量降低线路铜厚和孔壁厚度,尽量采用全通孔的设计方式：表层铜皮不超过2OZ,内层铜皮推荐使用4OZ,不能超过5OZ。孔壁铜厚推荐使用35um,不能超过50um。尽量不要采用埋盲孔设计,推荐采用全通孔的设计方式。如果需要采用埋盲孔,那么埋盲孔只能分布在孤立芯板上,不允许使用贯通超过两层的埋盲孔。6.1.2确定表面处理工艺由于热风整平时锡的温度很高,瞬间的温度冲击非常大,对PCB的外层和次外层之间的绝缘层的伤害比较大,所以对厚铜箔多层PCB〔变压器电感PCB除外,推荐使用ENIG<化学镍金>的表面处理方式。6.1.3确定PCB板厚根据PCB制成能力规范要求和PCB工艺设计规范确定板厚。6.1.4确定变压器原副边绕组的层分配方式一般为原边和副边绕组交错夹绕,具体分配必须由电气工程师确定。为便于绝缘,表面两层必须为同属原边或同属副边。6.1.5确定电感的绕组方式设计时尽量采用串绕方式,减少每层匝数,以减小空间浪费,尽量避免出现半匝问题。选择电流密度对于工作条件相对比较理想的,比如说制成板自带散热器的,铜皮的电流密度选择不能超过35A/mm²,对于工作条件相对比较恶劣的,铜皮的电流密度选择不能超过25A/mm²；过孔的对流密度不是特别敏感,只要不超过50A/mm²；在MOS功率管等特别热的器件焊盘和铜皮上,则应尽可能的多放几个过孔,有利于功率管等高热器件的散热。具体电流密度选择参见TS-M0E04001《PCB电流密度设计指导书》。确定变压器和电感绕组打孔数由于PCB面积有限,打孔数推荐为1-3个孔,孔径优先选用20/35mil,32/50mil。6.1.8变压器原副边走线变压器磁芯一般看做原边〔当然也可以看成副边,副边通孔距离原边需要满足安规要求,但是在内层,由于原副边距离要求很宽,设计时副边过孔和磁芯槽之间通常可以走一匝绕组,以节省空间,如下图所示；绕组宽度确定根据电流密度,磁芯窗口,安规距离确定变压器绕组和电感绕组所占的宽度,以确定变压器电感的相对位置。原副边铜皮叠层处理〔平面贴片变压器除外因为铜厚的特殊原因,厚铜产品层与层之间的应力相对比较大,如果层与层之间的原副边铜皮叠层方式处理不好,有可能会因为应力问题而造成层间原副边绝缘层被击穿的现象。为了避免这种情况,在设计时要遵循下面的规则：外层和次外层之间原副边之间的铜皮不允许叠在一起,需要错开最少0.5mm。内层的层与层之间,原副边铜皮尽量不要叠在一起,错开至少0.5mm,如果设计上必须叠在一起,那么重叠部分的宽度必须≥2mm。6.1.11绝缘距离要求考虑到铣槽时和长期存储后,因为应力问题对磁芯铣槽边的绝缘强度会有影响,若是基本绝缘,设计时铜皮走线距离变压器磁芯槽要做到0.5mm,距离电感磁芯距离要做到0.4mm。如果板上有接地孔,走线距离接地孔边缘距离要做到1mm。以上都是内层,外层按照正常安规距离要求。6.1.12同一网络过孔孔边间距的设计要求若同一网络中为了增加过孔的过电流能力,需要将过孔放的很近的,那么过孔孔壁之间的最小距离一定要满足要求,过孔与过孔的孔壁间的最小间距必须≥12mil。〔因为加工时一般需要钻一个比实际尺寸大4mil的孔,而孔的定位偏差是3mil,再加2mil的裕量,所以为2×2＋2×3＋2＝12mil。平面贴片变压器的多层厚铜箔PCB设计6.2.1主板上的磁芯开槽尺寸设计如果变压器和电感等是做成平面贴片型的,那么在主板上开磁芯槽时,就要考虑应该采用机器贴片的方式。推荐：槽的设计尺寸≥磁芯的最大尺寸＋0.15＋0.3〔其中0.3是设计裕量。若有特殊公差要求,则需按实际计算为准。侧面镀铜的焊盘尺寸和焊盘间距要求对于需要进行侧面镀铜的平面变压器和电感,在设计时需要注意侧面焊盘的最小设计尺寸和焊盘间距；如下图所示意：最小设计焊盘尺寸1.5mm,最小焊盘间距1.3mm。6.2.3过孔离开表贴焊盘的距离要求对于平面贴片变压器或者是电感,因为变压器厂家有一道浸锡的工序,为了在PCBA加工时不出现冒锡珠的问题,就要在设计时控制过孔离开焊盘的距离,保证变压器厂家在浸锡时锡不进入过孔,在PCBA回流焊接时也不出现冒锡珠的问题；如图3.2所示。对于平面贴片变压器或者是电感,过孔不允许打在表贴焊盘上,过孔边缘离开表贴焊盘的间距≥2.5mm,过孔散热主要依靠与其相连的铜箔,对应铜箔散热面积对过孔载流能力影响很大。其他要求6.3.1铜箔覆盖率为了满足可加工性,每层的铜皮覆盖率尽量高。为了在PCB加工时更好的控制PCB厚度,提高绝缘可靠性,在满足安规要求的前提下,内层的铜皮覆盖率尽量高。钢网开口设计若采用的是低成本的平面贴片变压器方式,考虑贴片变压器和电感焊盘钢网开口设计。为了避免在回流焊接时