PCB可制造性设计

上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796印刷电路板可制造性设计上海嘉捷通电路科技有限公司上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796产品的可制造性从广义上讲，包括了产品的制造、测试、返工、维修等产品形成全过程的可行性。狭义上讲就是指产品制造的可行性。针对PCB可制造性设计可以从以下两个方面考虑：1.PCB的可制造性(DFM=DesignforManufacture)2.PCB的贴装和组装的可制造性。(DFA=DesignforAssembly)PCB的设计、生产、贴装属于三个不同专业技术。所以我们的PCB设计者既要精通电路设计又要了解PCB的制造和安装工艺要求。这样才能有利于正确的进行印制板的布局和布线。前言上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-395387961.DFM（DesignforManufacture）2.DFA(DesignforAssembly)3.PCB生产中常见的不良设计上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796一、DFM(DesignForManufacture)1.板材的选择2.多层板的叠层3.钻孔和焊盘的设计要求4.线路设计5.阻焊设计6.字符设计7.表面工艺的选择上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796一、板材Materials铜箔基板（Copper-cladLaminate）简称CCL，它是由铜箔（皮）、树脂（肉）、补强材料（骨骼)、及其它功能补强添加物（组织）组成。上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796™树脂种类ƒ环氧树脂（epoxy）ƒ聚亚酰胺树脂（Polyimide）ƒ聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，简称PTFE或称TEFLON）ƒB一三氮树脂（BismaleimideTriazine简称BT）上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796板材的各项性能参数Er(DK):介电常数我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。这个介电常数是会随温度变化的，在0-70度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，延时越大。介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。Df:介质损耗（损耗因子（Loss,losstangent,Df,Dissipationfactor）电介质材料在交变电场作用下，由于发热而消耗的能量称之谓介质损耗，通常以介质损耗因数tanδ表示。Er和tanδ是成正比的，高频电路所以要求LowDK，LowDf的板材，这样能量损耗也小。Tg:当温度升高到某一区域时，基板将由“玻璃态”转变为“橡胶态”，此时的温度称为该板的玻璃化温度(Tg)。也就是说，Tg是基材保持刚性的最高温度(℃)。通常Tg≥170~C，称作高Tg印制板。基板的tg提高了，印制板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等特征都会提高和改善。上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796FR-4：目前流行的敷铜板材料之一，即玻纤材基材含浸耐燃环氧树脂铜箔基板，具有优良的介电性能，抗化学性和耐热性。PTFE：聚四氟乙烯polytetrafluoetylene，长期以来，高频PCB大都使用聚四氟乙烯（PTFE）覆铜板作基板材料，该基材在很宽的频率范围内具有很小的且稳定的介电常数和很小的介质损耗因素，但这种材料由于使用聚四氟乙烯，决定了玻璃化温度很小（Tg约25℃），因而刚性很差。非PTFE高频微波板：由于PTFE材料的的刚性差，板材厂商又推出一系列的陶瓷填充、玻璃强化碳氢化合物的材料。这些材料具有优异的介电性能和机械性能，可以采用FR4的生产参数来生产。上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796FR4常见的厚度有：0.05mm0.1mm0.13mm0.15mm0.20mm0.25mm0.36mm0.51mm0.71mm0.80mm1.0mm1.2mm1.5mm1.6mm1.9mm2.4mm……铜箔的厚度有：18um(0.5OZ)35um(1OZ)70um(2OZ)105um(3OZ)……上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796各类板材加工能力1.FR4:SY11412.HighTgFR4:S1170S1000-2IT180A3.HighFrequencyMaterials：Rogers:3003/4003c/4350B/5880/6002TaconicTLY-5RF-35Arlon:25N/25FR/AD350/6700WLGore:SpeedboardC4.AL/CuMetalbackedpcbs5.MetalcoretoPTFE6.Embeddedresistors,capacitorsmaterial上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796二、多层板叠层设计板厚公差的控制:对于1.0mm以下的成品板厚,板厚公差按照+/-0.1mm控制;对于2.5mm以上的成品板厚，板厚公差按照+/-8%控制;其余板厚公差要求为+/-10%。上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796对于一些高频板叠层时可采用高频板材与FR4混压，可以降低成本上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796常规的机械盲埋孔叠层结构机械盲埋孔的加工是采用全加成法来制造，如果盲埋孔不对称会引起PCB的翘曲，下面以8层板为例说明上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796盲埋孔叠层不对称，容易产生板翘上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796HDI定义：凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。对于这类结构的电路板产品，业界曾经有过多个不同的名称来称呼这样的电路板;美国的IPC电路板协会其于避免混淆的考虑，而提出将这类的产品称为HDI（HighDensityIntrerconnectionTechnology）的通用名称，如果直接翻译就变成了高密度连结技术。HDI叠层上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796a、钻孔大小与焊盘的要求多层板上的元器件钻孔大小与所选用的元器件引脚尺寸有关，钻孔过小，会影响器件的装插及上锡，钻孔过大，焊接时焊点不够饱满。元件孔径及焊盘大小的计算方法：元件孔的孔径=元件引脚直径(对角线）+(10~20mil)元件焊盘直径≥元件孔直径+18mil过孔焊盘直径≥过孔直径+12mil板厚：孔径≤12:12、钻孔与焊盘设计上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796Widthofannularring外层过孔焊环要求最小annularring5mil上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796钻孔与电源层、地层连接处，为增加其可靠性，减少焊接过程中大面积金属吸热而产生虚焊，一般连接盘应设计成花孔形状如下图所示：B.ThermalpaddesignHoleThermalringConductivechannelThermalbreakThermalring:5milChannel:6milThermalbreak:6mil负片正片上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796隔离盘设计成如下形状隔离盘大小≥钻孔大小+(20~30mil)C.isolationpaddesign上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796D.钻孔加工能力上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796E.背钻工艺背钻可以减少过孔的的等效串联电感。从信号完整性上看,过孔属于阻抗的不连续点.对于1G以下的信号来说可能通孔的影响还看不太出来.但是对于1G以上的信号,比如:3.125G,5G的信号来说,都需要做backdrill的工艺.背钻孔尺寸比pth孔径大0.25mm;深度控制公差+\-0.2mm上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-395387963.走线设计线宽的大小主要由导线的过流能力、允许的温升和铜箔的附着力决定。微波电路和高速电路的导线宽度还与特性阻抗有关，应跟据所选基材的介电常数和电路对特性阻抗的需要通过计算来确定。这种类型线宽公差要求更严，通常要求做到+/-0.02mm;上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796在0.5OZ铜厚的不同线宽的过流能力下图为我国机械部出的《印刷电路板设计》给出的一个参数表PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式;目前在国外的UltraCADDesign公司出了一个计算软件PCBTEMP.上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796在1OZ铜厚的不同线宽的过流能力上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796在2OZ铜厚的不同线宽的过流能力上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796在3OZ铜厚的不同线宽的过流能力上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796‹安全间距的要求安全间距的设定，应满足电气安全的要求。一般来说，外层的最小间距不得小于4mil，内层的最小间距不得小于4mil。在布线能排得下的情况下，间距应尽量取大值,以提高制板时的成品率。安全间距包括：Tracktotrack(samenet&differientnet)TracktopadPadtopadTracktoholePadtoholeCoppertopcbedge11.75milpad4milspacing11.75milpad4milspacing上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充；最小的网格线宽为6mil,间距为6mil‹考虑到PCB加工时钻孔的误差，所有走线距非金属化孔都有最小距离要求。1）孔径＜80mil(2mm)，走线距孔边缘＞8mil；2）80mil(2mm)＜孔径＜120mil(3mm)，走线距孔边缘＞10mil；3）孔径＞120mil(3mm)，走线距孔边缘＞12mil设计要求ClearanceHoleCopper上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-395387960.12mmPrfe0.12mmPrfe0.3mmcoppertoboradedgePcbedgeTracktotrackcoppertoedgeTracktoholePadtopadspacingLinetolinespacingLinetopadspacing工艺能力：Tracktotrack:5milTracktopad:5milPadtopad:5milTracktohole:10milCoppertoedge:12mil上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-395387962.01.41.10.860°1.61.10.90.745°1.10.90.70.630°2.5≤H≤3.01.6H≤2.41.0H≤1.6H≤1.0角度‹在采用V-CUT拼板时为了保证PCB加工时不出现露铜的缺陷，要求所有的走线及铜皮距离板边保持一定的距离D，具体要求如下：上海嘉捷通电路科技有限公司技术支持部Tel:021-39538796电源层、地层分割线要求电源与地的分割线大小一般采用10-30mil