關(guān)于PCB質(zhì)量的好壞，設(shè)計(jì)師有決定性作用

印刷電路板（PCB）的質(zhì)量在很大程度上取決于設(shè)計(jì)方法。這是設(shè)計(jì)師已經(jīng)定義生產(chǎn)流程和質(zhì)量缺陷可能性的階段。通過在設(shè)計(jì)中進(jìn)行外觀更改，可以避免許多潛在的錯(cuò)誤，這將為最終產(chǎn)品提供更好的質(zhì)量。以下內(nèi)容展示了PCB制造商在如何構(gòu)建電路板和保持高質(zhì)量方面的一系列成功。

PCB設(shè)計(jì)過程應(yīng)考慮PCB的電氣參數(shù)以及選擇交付訂單的供應(yīng)商的生產(chǎn)能力。PCB制造商指定了設(shè)計(jì)中必須遵循的原則，以使電路板可制造。通常的建議包括：

l導(dǎo)電部件的最小間距；

l最小路徑寬度；

l最小孔直徑和環(huán)尺寸；

l最小的阻焊層暴露量；

l層數(shù)；

為了提供良好的PCB，有必要分析每種設(shè)計(jì)的這些因素。但是，由于大多數(shù)現(xiàn)代的PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)都具有設(shè)計(jì)檢查和錯(cuò)誤糾正措施，因此很容易發(fā)現(xiàn)與所述原理的所有偏差。

右邊的解決方案很好：具有最小允許寬度的路徑已加寬，因此大大降低了過度蝕刻和機(jī)械損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題通常是由設(shè)計(jì)解決方案引起的，而處理原則已遵循了這封信。這會(huì)降低PCB質(zhì)量。本文后面將討論如何消除這些問題。

銅和路徑表面

主要問題之一是銅表面在外層上的分布不正確。電化學(xué)銅沉積在PCB表面和孔內(nèi)部的有效性嚴(yán)格取決于整個(gè)PCB表面銅分布的均勻性。

具有較低組件密度的PCB零件（即，奇異的絕緣路徑和孔）將比產(chǎn)品的其他部分具有更高的填充密度或更大的銅面積具有更高的銅填充水平。

這些解決方案使其難以符合設(shè)計(jì)的孔徑公差或在高密度區(qū)域中適當(dāng)?shù)刈韬高^厚路徑的沉積。通過在低密度部件中增加額外的銅面積，可以改善銅擴(kuò)散。多余的銅將沒有電功能，只會(huì)幫助在電化學(xué)金屬化過程中正確分配銅。

圖1.不建議使用左邊解決方案，必須避免。右邊的解決方案很好：絕緣的路徑和孔用額外的銅填充保護(hù)。

圖1顯示了添加特殊銅填充前后的PCB。另一個(gè)問題是最小寬度路徑太長。具有最小允許寬度的單條絕緣路徑會(huì)在PCB蝕刻過程中造成麻煩。

這些路徑很容易被過度蝕刻，并且還存在機(jī)械損壞和開路形成的風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)好的設(shè)計(jì)規(guī)則是減小最小寬度路徑長度。例如，通過在高密度區(qū)域引導(dǎo)4密耳的路徑，并在PCB密度較低的部分增加2-3密耳的寬度來完成此操作，請參見圖2中的示例。

圖2.此解決方案是錯(cuò)誤的。兩個(gè)底部路徑暴露于過度蝕刻之下，很容易損壞。

墊珠

由于小焊盤（環(huán)）上缺少焊珠，PCB的質(zhì)量問題不止一次出現(xiàn)。鉆孔可以與墊邊緣相切。解決方案是允許的，但當(dāng)孔在路徑和焊盤接頭處接觸焊盤邊緣時(shí)是不允許的。

然后，斷路的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)突飛猛進(jìn)。在這種情況下，會(huì)將小珠添加到打擊墊。磁珠應(yīng)與路徑重疊至少5密耳。該原理至關(guān)重要，特別是對于小直徑（0.3毫米或更小）的孔，以及當(dāng)使用最小允許環(huán)時(shí)，由于鉆頭的剛度不足，孔非中心度的可能性會(huì)增加。

圖3.最小焊道的錯(cuò)誤解決方案，以及帶有額外焊道的正確解決方案。

圖3顯示了推薦的解決方案。當(dāng)設(shè)計(jì)在焊盤和路徑之間留出小于5密耳的自由空間時(shí)，也會(huì)引起成品PCB的生產(chǎn)缺陷和質(zhì)量問題。

一旦光敏聚合物曝光并顯影，寬度為5密耳或更小的材料條帶的粘合力有限。這通常會(huì)導(dǎo)致部件分離并粘附到PCB的另一部分。這會(huì)導(dǎo)致開路或短路，具體取決于PCB技術(shù)。圖4顯示了問題，圖5顯示了推薦的解決方案。

圖4.錯(cuò)誤，底墊和路徑之間的間隙太小。

圖5：正確，墊和墊之間的間隙正確。

間距

造成問題的另一個(gè)原因可能是留下的焊接掩膜（電阻）區(qū)域的寬度小于3密耳。小于3密耳寬的阻焊膜面積減少了附著力并易于碎裂，與光敏聚合物不同。這在經(jīng)過ENIG處理的PCB中尤為明顯，在該PCB中，鍍液效應(yīng)對掩模具有侵蝕性。

這些區(qū)域必須更寬或完全從設(shè)計(jì)中刪除。PCB上的少量銅殘留物也是有問題的。在PCB設(shè)計(jì)必須包括一個(gè)解決方案，不會(huì)留下銅的小，過時(shí)的零件的表面上。

少量的銅殘留物很難粘附到層壓板上，當(dāng)它們在抗蝕劑沉積過程中散落時(shí)，主要的作用就是短路。圖6顯示了這個(gè)問題。頂面和底面之間的銅表面積差異很大也會(huì)影響PCB的質(zhì)量。

圖6

這導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力。因此，這種PCB設(shè)計(jì)在熱處理過程中傾向于彎曲。尤其是在小于1.5毫米厚的PCB中會(huì)發(fā)生這種情況。如果可能的話，建議在PCB側(cè)使用較小的銅面積填充銅，或者在較大的銅表面?zhèn)劝惭b銅網(wǎng)。

該解決方案消除了應(yīng)力和PCB變形的風(fēng)險(xiǎn)。圖7顯示了一個(gè)銅掩膜，該銅掩膜用完整的銅表面代替了化合物。建立網(wǎng)格時(shí)，請記住，正方形網(wǎng)格的大小必須至少為8密耳，網(wǎng)格線的厚度至少必須為10密耳。清單中的最后一個(gè)問題是生產(chǎn)的大型表面在內(nèi)層上沒有銅。

圖7.銅掩膜用全銅表面代替化合物。

圖8：不建議使用此解決方案：PCB上的黑色空間是低壓區(qū)域。右邊的解決方案很好：毛坯已充滿銅。

這些區(qū)域在PCB壓制過程中形成所謂的“低壓區(qū)域”。他們需要大量的樹脂才能完全填充。如果樹脂太少，則會(huì)形成類似分層效應(yīng)的空泡。解決方案是添加一個(gè)非功能性的銅區(qū)域，如圖8所示。當(dāng)銅厚度≥70μm時(shí)，此規(guī)則尤其重要。

表面使用

PCB設(shè)計(jì)人員還可以通過應(yīng)用可能會(huì)改變層壓板表面用途的設(shè)計(jì)解決方案來定義成品PCB價(jià)格。PCB并非一次性制造。應(yīng)用了多種生產(chǎn)格式（例如460×610 mm），PCB制造商建議客戶在將PCB組裝到面板中時(shí)與他們聯(lián)系，以確定最佳的面板尺寸，以優(yōu)化材料的消耗。

在面板上添加或僅移除一個(gè)PCB，通?？梢詼p少層壓板的生產(chǎn)浪費(fèi)。這些問題通常是由于PCB生產(chǎn)中的材料和工藝的機(jī)械，物理和化學(xué)特性造成的。

我所有的提示都有利于增強(qiáng)PCB制造商所應(yīng)用的加工窗口。因此，按照這些建議的原則和規(guī)則準(zhǔn)備的PCB將總是更容易制造，因此其生產(chǎn)更快，更好，更便宜和沒有質(zhì)量缺陷。