PCB设计需要注意的几个问题

PCB发展趋势

1） 推动PCB技术发展的主要动力，在于集成电路（IC）等元件的集成度发展迅速，促使PCB向高密度化发展。PCB生产技术的发展与进步一直围绕着“孔”、“线” 、“层” 、和“面”等而发展着。

2） PCB产品经过了三个发展和进阶段 ： 导通孔插装技术（THT）用PCB产品－> 表面安装技术（SMT）用PCB产品－>芯片级封装（CSP）用PCB产品

3） 导线尺寸精细化，导通孔尺寸微小化，盲埋孔高密度互连的出现，板面平整度要 求高，焊盘平面性重要性高，孔/线/层/面,等全面走向高密度化。

4） 高频信号和高速数字化信号的传输，提高了对PCB的要求。包括特性阻抗值控制，以及PCB在制板加工过程引起CAF问题等，走向集成元件多层板是下一步出路。

5） 连接（焊）盘表面涂覆技术与发展，及CCL（覆铜板）材料技术与发展。

6） 高密多层、柔性PCB成为亮点，为了顺应电子产品的多功能化、小型化、轻量化的发展趋势，下一代电子系统对PCB的要求是高密度、高集成、封装化、微细化、多层化。HDI板、柔性板、IC封装板(BGA、CSP)等PCB品种将成为主要增长点。

PCB工艺难点

1) 导线精细化，通孔微小化，提升了对PCB加工设备和工艺控制水平的要求， 同时也是对PCB工厂整体管理能力和员工个人能力的考验。6/6mil 的线宽/线距制作能力，在当前的设备和物料，以及工艺控制水平之内，没有太大难度，多数PCB厂商都可以制作。但是从6/6mil提升至5/5mil，则是一个大的跨越，令很多中小规模的厂家望而兴叹。看似简单，其实这需要工厂拥有较强的技术研发能力和资金实力。受制于曝光机的性能参数，蚀刻线的加工能力，以及整个过程的控制能力等，要做到5/5mil的线路，且保持较高的良率，需要工厂的整体实力予以支持。同理，0.3mm及以下的成品孔径的制作也是如此(0.3mm以下的孔无法用机器钻孔，一般都是激光钻孔)。

2) 过程检测的有效性保证。PCB作为所有电子元器件的载体，其可靠性非常重要。一根小小的头发丝，一粒微小的尘埃，都可能导致整块PCB板报废，或者导致潜在的失败隐患。那么品质是如何保证的呢？品质既不是检验出来的，也不是制造出来的，而应该说是设计出来的。通常大家都认为，品质应该是制造出来的，其实不然。如果一家PCB工厂从设计之初，包括工厂布局，工艺流程的确定，生产设备的选型，人力配置，原物料的有效评估，管理体制的确定等方面，都能从有效控制品质的角度出发，针对常见品质问题作出相应的调整和控制，及预防，并充分考虑提高生产效率，那么这家工厂将来的品质控制能力和生产能力都将会有很好的基础和保障。设计的工作做好了，也就是控制好了源头，打好了基础，那么接下来的工作是不是好做多了呢？这是控制PCB生产工艺和改良品质的最有效方法。

3) 其他，诸如孔无铜，绿油脱落，沉金板BGA 黑PAD，可焊性等，PCB厂家普遍遇到的问题，应该是仁者见仁，智者见智。然而，PCB板作为一项特殊的工艺产品，集合了机械、电控、自动化、化学、生物、ERP、成本、管理、环保等各项传统技术和手段，需要管理者发挥大智慧，需要员工发扬大精神，才能力求控制好每一项细节，最大限度的提高其品质控制能力和水平。

可制造性要求：

一：我司按照客户提供的文件为生产依据（支持99SE,PADS/DXP和gerber）。

二：PCB材料：

（1）基材

FR-4：玻璃布-环氧树脂覆铜箔板（Tg：130）。

（2）铜箔：99.9%以上的电解铜，成品表面铜箔： 35um（1OZ） 70um（2OZ）。

（3）板厚：0.4mm-2.0mm  板成品公差±10%

三：PCB结构、尺寸和公差

（1）       构成PCB的各有关设计要素应在设计图样中描述。外形用Mechanical 1-16 layer（优先）或Keep out layer 表示。若在设计文件中同时使用，一般Keep out layer用来禁止布线，不开孔，而用Mechanical 1表示成型。在设计图样中表示开长SLOT孔或镂空，用Mechanical 1 layer 画出相应的形状即可。

（2）       外形尺寸公差

PCB外形尺寸应符合设计图样的规定。当图样没有规定时，外形尺寸公差为±0.2mm。

（3）       平面度（翘曲度）0.7%

四：层的概念

（1）       单面板以顶层（Top layer）画线路层（Signal layer），则表示该层线路为正视面。

（2）       单面板以底层（Bottom layer）画线路层（Signal layer），则表示该层线路为透视面。

（3）       双面板我司默认以顶层（Top layer）为正视图，Topoverlay丝印层字符为正，底层（Bomttom layer）为透视面，Bottomoverlay丝印字符为反。

（4）       多层板层压顺序ptolet99se版本以layer stack manager 为准，protel98以下版本需提供标识或以软件层序为准，PADS系列设计软件则以层序为准。

五：印制导线和焊盘

（1）       布局

印制导线和焊盘的布局、线宽和线距等原则上按设计图样的规定。单我司会有以下处理：适当根据工艺要求对线宽、PAD环宽经行补偿，单面板一般我司将尽量加大PAD，以加强客户焊接的可靠行。

当设计线间距达不到工艺要求时（太密可能影响到性能、可制造性时），我司根据制前设计规范适当调整。

原则上建议客户设计双、多成板时，导通孔（VIA）内径设置在0.3mm以上，外径设置在0.6mm以上，元件PAD为大于孔径的50%，锡板工艺线宽线距设计在6mil以上。镀金工艺线宽线距设计为4mil以上，以最大程度的降低生产周期，减少制造难度。锡板依铜箔厚度要求应作以上数据（线宽线距）每半盎司增加1.5mil以上。

最小钻孔刀具为0.3mm，其成品孔约为0.2mm。

（2）       导线宽度公差

印制导线的宽度公差内控标准为±10%

（3）       网格的处理

为了避免波峰焊接时铜面起泡和受热后因热应力作用PCB板弯曲，大铜面上建议铺设成网格形式。

其网格间距应在10mil以上（不低于8mil），网格线宽应在10mil以上（不低于8mil）。

（4）       隔热盘（Thermal PAD）的处理

在大面积的接地（电）中，常有元器件的脚与其连接，对连接脚的处理兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘（隔热盘），可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。

（5）       内层走线、铜箔隔离钻孔应在0.3mm以上。建议元器件接地脚采用隔热盘。走线、铜箔距离钻孔应在0.3mm以上，外层走线、铜箔距板边应在0.2mm以上，金手指位置内层不留铜箔，避免铜皮外露导致短路。

六：孔径（HOLE）

（1）金属化（PTH）与非金属化（NPYH）的界定。

当客户在protel99se 高级属性中（Advanced菜单中将platde项勾去除）设置了安装孔非金属化属性，我司默认为非金属化孔。

当客户在设计文件中直接用Keep out layer 或Mechanical 1层圆弧表示打孔（没有再单独放置钻孔），我司默认为非金属化孔。

当客户在孔附近放置NPTH字样，我司默认为此孔非金属化。

当客户在定单要求中要求相应的孔径非金属化（NPTH），则按客户要求处理。

除以上情况外的元件孔、安装孔、导通孔等均应金属化。

（2）孔径尺寸及公差

     设计图样中的PCB元件孔、安装孔默认为最终的成品孔径尺寸。其孔径公差一般为金属化孔±3mil（0.08mm）、非金属化孔±2mil（0.05mm）。

     导通孔（即VIA孔）我司一般控制为：负公差无要求，正公差控制在+3mil（0.18mm）以内。

（3）厚度

金属化孔的镀铜层的平均厚度一般为18-28um。

（5）       孔壁粗糙度

PTH孔壁粗糙度一般控制在32um以内。

（6）       SLOT HOLE（槽孔）的设计

建议非金属化SLOT HOLE用Mechanical 1 layer (或Keep out layer)画出其形状即可；金属化SLOT HOLE 用连孔表示，但连孔应大小一致，且孔在同一条水平线上。

我司最小的槽刀为0.8mm。

当开非金属化SLOT HOLE用来屏蔽，避免高低压之间爬电时，建议其直径大小在1.0mm以上，以方便加工。

七：阻焊层

（1）       涂敷部位

除焊盘、MARK点、测试点、金手指（开通窗）等之外的PCB表面，均涂敷阻焊层。

惹客户用FILL或TRACK表示的焊盘，则必须在阻焊层（Solder mask）层画出相应大小的图形，以表示该处上锡（我司强烈建议设计前不用非PAD形式表示焊盘）。