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紧密间距的pcb设计注意事项

 印刷电路板(pcb)继续萎缩。 随着每一代微型元件的出现,电路板设计师发现他们能够在更小的pcb尺寸内工作。 虽然这对消费者来说是一个好消息(将1994年便携式电话的尺寸与今天的一款产品进行比较),但这对制造商来说却是困难的。

设备投资

随着pcb布局密度的每次增加 ,有必要投资能够满足钻孔,成像,蚀刻和图例印刷日益困难的要求的新设备。 设计首先变得更加密集,制造商(没有无限资金)能够以可接受的成本和可接受的废品率追上制造电路板所需的新设备和方法之间经常有一段时间。

设计师可以通过关注一些挑战并调整紧密间隔设计的非关键元素来提高成功机会。 更大的制造加工窗口使每个人都受益。  

了解pcb设计要求

首先需要了解哪些设计要求会造成问题。 对于初学者来说,熟悉标准设计规则是最有用的。 除了基本的pcb设计规则之外,它还有助于理解制造商如何在极限情况下处理加工。

一个普遍的问题是钻孔越来越小,但机械钻孔的局限性仍然与大多数制造商无法通过0.062英寸厚的pcb可靠钻孔和镀覆小于2.0mm(.0079“)的任何制造商相同。

激光微孔是一种选择(有时是不可避免的必要条件),但除了成本高昂的过程本身之外,激光钻孔往往带来昂贵的顺序层压的必要性。

激光过孔也限制了电介质厚度的选择,因为有必要观察大约1.25:1(分离厚度与孔直径)的高宽比,超过该高宽比将导致无法镀制孔。

因此,最好在实际情况下避免激光钻孔。

设计更薄的电路板

一种方法是使pcb更薄。 虽然.0079“通常是为1.5mm / .062”厚板提供的最小钻孔,但一些制造商能够在高达约1.0mm / .039“厚的板上钻穿0.0059”通孔。

与较薄的部分相比,标准厚度板的钻头断裂少。 更重要的是纵横比的减小,这使得电镀液可以畅通无阻地穿过较浅的孔,从而获得更一致的电镀覆盖率和更可靠的孔。


泪滴最小的通路


您还可以最小化与通孔相关的焊盘尺寸。 与元件孔不同,过孔只需要比钻孔大0.006“的焊盘。 尽管这似乎违反了ipc-2221a + b + 2c公式以满足圆环要求,但只要您将泪珠添加到焊盘到迹线结(环形圈对于可靠性至关重要)并且长因为您将公差表示为.008“(或.006”)+.000 / - (孔直径)。

该公差告诉制造商他们可以使用通孔直径作为实际钻头尺寸(不是成品孔尺寸加上电镀余量,正如组件孔一样),并且孔的最终尺寸并不重要,因为只要孔内至少有可接受的最小电镀量即可。

无论如何,绝大多数通孔都不能在最终检测时测量,因为它们几乎总是至少部分地被阻焊剂填充,所以只要满足安培容量和连接性要求,完成的孔尺寸(fhs)并不重要。

铜对铜间距

      在设计阶段对铜 - 铜间距值进行局部调整可以改善工艺窗口,使其不会比需要的更紧密。 铜特征之间的间距越大,制造者就越容易准确地对电路进行成像和蚀刻。 发现制作前制作cam艺术作品的最后一步是增加所有铜制特征的尺寸,这有效地减少了间距,这看起来可能是违反直觉的。 这可能看起来像是未经授权的设计更改,也是一个糟糕的主意,但实际上并非如此。

 

      出于充分的理由,制造商可以根据图层上所有铜质特征的尺寸进行这些调整。 实际的增加量基于统计过程数据,这表明在平均输送线速度下蚀刻时预计会损失多少铜特征尺寸。 
这个数字通常在0.001“每盎司表面铜附近。 “蚀刻调整”不是真正的设计更改的原因是它只是暂时的 - 目标是让所有功能恢复到原始设计的特征尺寸。

 

      尽管如此,还是有一个加工缺陷。 随着间距减小,铜特征之间的膜粘附开始受到影响,在特定点以下,膜实际上可能从表面抬起并折叠到相邻的铜特征上,造成短路。 即使不存在薄膜附着问题,从两个铜特征(特别是长期平行行程)之间蚀刻铜也很困难,任何不完全蚀刻的点都会导致短路。

 

      虽然进行中的自动光学检测应识别并标记这些缺陷,但它们不能始终进行修复,因此您的订单最终可能需要部分重新启动才能防止短期装运。 为了减少这种负面结果的可能性,在最小值不是绝对必要的情况下,调整您的设计以使用超过最小的铜到铜的间距值是有帮助的。

倒得太近了


一个改进的机会是在铜浇注和相邻的迹线或焊盘之间使用更大的保留值。 大多数cad布局程序将允许您选择不同于基本电路布线设计规则的倾注保留值; 我们建议使用此功能非常值得。

例如,在使用.004“迹线/空间设计规则的设计中,增加从任何周围浇筑到较大值的距离 - 如果可能的话至少为设计间距的2倍。 这不仅可以减少迹线和平面之间蚀刻不足造成的不必要短路的可能性, 还可以消除可能影响受控阻抗迹线性能的共面相互作用。

结论

这些只是一些有助于提高间距较小的pcb产量的建议。 为了更深入的了解,我们的电子书“十大电路板设计检查”中包含一些与gerber输出分辨率,bga阻焊层设置和内部直通连接有关的附加提示,这些提示专门针对紧密间隔的电路板设计。

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