PCB 设计基本工艺要求

箫天

　　PCB 设计基本工艺要求

　　1.1 PCB 制造基本工艺及目前的制造水平*

　　PCB 设计最好不要超越目前厂家批量生产时所能达到的技术水平，否则无法加工或成本过高。

　　层压多层板工艺

　　层压多层板工艺是目前广泛使用的多层板制造技术，它是用减成法制作电路层，通过层压—机械钻孔—化学沉铜—镀铜等工艺使各层电路实现互连，最后涂敷阻焊剂、喷锡、丝印字符完成多层PCB 的制造。目前国内主要厂家的工艺水平如表1 所列。

表1 层压多层板国内制造水平

		技术指标	批量生产工艺水平
1	一般指标	基板类型	FR-4（Tg=140℃） FR-5（Tg=170℃）
2		最大层数	24
3		最大铜厚外层内层	3 OZ/Ft2 3 OZ/Ft2
4		最小铜厚外层内层	1/3 OZ/Ft2 1/2 OZ/Ft2
5		最大PCB 尺寸	500mm(20'') x 860mm(34'')
6	加工能力	最小线宽/线距外层内层	0.1mm(4mil)/0.1mm(4mil) 0.075mm(3mil)/0.075mm(3mil)
7		最小钻孔孔径	0.25mm(10mil)
8		最小金属化孔径	0.2mm(8mil)
9		最小焊盘环宽导通孔元件孔	0.127mm(5mil) 0.2mm(8mil)
10		阻焊桥最小宽度	0.1mm(4mil)
11		最小槽宽	≥1mm(40mil)
12		字符最小线宽	0.127mm(5mil)
13		负片效果的电源、地层隔离盘环宽	≥0.3mm(12mil)
14	精度指标	层与层图形的重合度	±0.127mm(5mil)
15		图形对孔位精度	±0.127mm(5mil)
16		图形对板边精度	±0.254mm(10mil)
17		孔位对孔位精度（可理解为孔基准孔）	±0.127mm(5mil)
18		孔位对板边精度	±0.254mm(10mil)
19		铣外形公差	±0.1mm(4mil)
20	尺寸指标	翘曲度双面板/多层板	<1.0%/<0.5% 。
21		成品板厚度公差板厚>0.8mm 板厚≤0.8mm	±10% ±0.08mm(3mil)

　　1.2 BUM（积层法多层板）工艺*

BUM 板（Build-up multilayer PCB）,是以传统工艺制造刚性核心内层，并在一面或双面再积层上更高密度互连的一层或两层，最多为四层，见图1 所示。BUM 板的最大特点是其积层很薄、线宽线间距和导通孔径很小、互连密度很高，因而可用于芯片级高密度封装，设计准则见表4。

　　对于1＋C＋1,很多家公司均可量产。2 + C + 2 很少能量产，设计此类型的PCB 时应与厂家联系，了解其生产工艺情况。


图1 BUM 板结构示意图

表2 BUM 板设计准则       单位：μm

设计要素	标准型	精细型Ⅰ		精细型Ⅱ	精细型Ⅲ
积层介电层厚（d1）			40-75
外层基铜厚度（c1）			9-18
线宽/线距	100/100	75/75	75/75	50/50	30/30
内层铜箔厚度			35
微盲孔孔径(v)	300	200	150	100	50
微盲孔连接盘(c)	500	400	300	200	75
微盲孔底连接盘(t)	500	400	300	200	75
微盲孔电镀厚度			>12.7
微盲孔孔深/孔径比			<0.7:1
应用说明	用于n 层与n-2 层		用于n 层与n-1 层
	一般含IVH(inner via hole) 的基板	安装Flip chip、MCM、BGA、CSP 的基板
		I/O 间距0.8mm	I/O 间距0.5mm	>500 引脚	>1000 引脚
注： 精细型Ⅱ和精细型Ⅲ，目前工艺上还不十分成熟，暂时不要选。

　　
　　2  尺寸范围* 从生产角度考虑，理想的尺寸范围是“宽（200 mm～250 mm）×长（250 mm～350 mm）”。对PCB 长边尺寸小于125mm 、或短边小于100mm 的PCB，采用拼板的方式，使之转换为符合生产要求的理想尺寸，以便插件和焊接。

　　3 外形***

　　a）对波峰焊，PCB 的外形必须是矩形的（四角为R=1 mm～2 mm 圆角更好，但不做严格要求）。偏离这种形状会引起PCB 传送不稳、插件时翻板和波峰焊时熔融焊料汲起等问题。因此，设计时应考虑采用工艺拼板的方式将不规则形状的PCB 转换为矩形形状，特别是角部缺口一定要补齐，如图2（a）所示，否则要专门为此设计工装。

　　b）对纯SMT 板，允许有缺口，但缺口尺寸须小于所在边长度的1/3，应该确保PCB 在链条上传送平稳，如图2（b）所示。

（a）工艺拼板示意图          （b）允许缺口尺寸
图2 PCB 外形

　　c）对于金手指的设计要求见图3 所示，除了插入边按要求设计倒角外，插板两侧边也应该设计（1～1.5）×45o 的倒角或R1～R1.5 的圆角，以利于插入。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 金手指倒角的设计

　　4 传送方向的选择**

　　从减少焊接时PCB 的变形，对不作拼版的PCB，一般将其长边方向作为传送方向；对于拼版也应将长边方向作为传送方向。对于短边与长边之比大于80％的PCB，可以用短边传送。

　　5  传送边*** 作为PCB 的传送边的两边应分别留出≥3.5mm（138mil）的宽度，传送边正反面在离边

mm（138 mil）的范围内不能有任何元器件或焊点；能否布线视PCB 的安装方式而定， 导槽安装的PCB 一般经常插拔不要布线，其他方式安装的PCB 可以布线。

　　6 光学定位符号（又称MARK 点）***

　　6.1 要布设光学定位基准符号的场合
　　a）在有贴片元器件的PCB 面上，必须在板的四角部位选设3 个光学定位基准符号，以对PCB 整板定位。对于拼版，每块小板上对角处至少有两个。
　　b）引线中心距≤0.5 mm（20 mil）的QFP 以及中心距≤0.8 mm（31 mil）的BGA 等器件，应在通过该元件中心点对角线附近的对角设置光学定位基准符号，以便对其精确定位。
　　如果上述几个器件比较靠近(<100mm)，可以把它们看作一个整体，在其对角位置设计两个光学定位基准符号。

c）如果是双面都有贴装元器件，则每一面都应该有光学定位基准符号。

　　6.2 　光学定位基准符号的位置
　　光学定位基准符号的中心应离边5mm 以上，如图4 所示。

　　6.3 光学定位基准符号的尺寸及设计要求
　　光学定位基准符号设计成Ф1 mm（40 mil）的圆形图形，一般为PCB 上覆铜箔腐蚀图形。考虑到材料颜色与环境的反差，留出比光学定位基准符号大1 mm（40 mil）的无阻焊区， 也不允许有任何字符，见图5。
　　同一板上的光学定位基准符号其内层背景要相同，即三个基准符号下有无铜箔应一致。
　　周围10mm 无布线的孤立光学定位符号应设计一个内径为3mm 环宽1mm 的保护圈。
　　特别注意，光学定位基准符号必须赋予坐标值（当作元件设计），不允许在PCB 设计完后以一个符号的形式加上去。

　　　　　　　图4　光学定位基准符号的应用　　　　　　　　　　图5 光学定位基准符号设计要求

　　7 定位孔***
　　每一块PCB 应在其角部位置设计至少三个定位孔，以便在线测试和PCB 本身加工时进行
定位。关于定位孔位置及尺寸要求，详见Q/ZX 04.100.3 。
　　如果作拼板，可以把拼板也看作一块PCB，整个拼板只要有三个定位孔即可。
　　8 挡条边*
　　对需要进行波峰焊的宽度超过200 mm（784 mil）的板，除与用户板类似的装有欧式插座的板外，一般非送边也应该留出≥3.5mm(138mil) 宽度的边；在B 面（焊接面）上，距挡条边8mm范围内不能有元件或焊点，以便装挡条。
　　如果元器件较多，安装面积不够，可以将元器件安装到边，但必须另加上工艺挡条边（通过拼板方式）。
　　9 孔金属化问题*
　　定位孔、非接地安装孔，一般均应设计成非金属化孔。