PCB厚銅板的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)一定要注意

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作者：一博科技高速先生成員  王輝東

林如煙總是說(shuō)：“線(xiàn)路板上的成品銅厚越厚，線(xiàn)寬線(xiàn)距要足夠。”

她的好友佳妮說(shuō)：“必須必須。”

暗戀佳妮的小齊也總是笑嘻嘻的附和道：“美女說(shuō)的都是對(duì)的�！�

至于原因是什么，他只知道個(gè)大概，但是他也講不出個(gè)具體一二三。

然而現(xiàn)實(shí)中有些事情總是令人猝不及防。

小齊在做市場(chǎng)。

客戶(hù)說(shuō)我有一個(gè)14層板，天天熬夜加班設(shè)計(jì)了兩個(gè)月，交期很急，幫忙趕一下。

小齊說(shuō)可以。

光看客戶(hù)的局部圖紙就知道PCB很密，設(shè)計(jì)確實(shí)不易，更是考驗(yàn)工廠(chǎng)的加工能力。
但是接到板子后，工程師一評(píng)估，問(wèn)題就來(lái)了。

PCB內(nèi)層有2OZ銅厚的要求，內(nèi)層設(shè)計(jì)有3.5/3.5mil的線(xiàn)寬線(xiàn)距，超出工藝加工能力。

建議客戶(hù)把內(nèi)層銅厚修改成1OZ，客戶(hù)說(shuō)仿真做過(guò)了不能修改，要滿(mǎn)足載流能力。

溝通陷入了僵局，生產(chǎn)無(wú)法繼續(xù)，交期卻很急。

小齊一時(shí)著急上火，卻感覺(jué)無(wú)能為力。

這不夜里11點(diǎn)了，還一個(gè)人坐在車(chē)?yán)铮�抑郁抑郁�?/font>

正在迷茫中的小齊，突然聽(tīng)到DuangDuang敲擊車(chē)窗的聲音，抬頭一看，就發(fā)現(xiàn)佳妮手里拿著兩瓶雪花，瞪著一雙水汪汪的大眼睛，笑咪咪的說(shuō)道：“兄弟，沒(méi)有什么事是一瓶雪花擺不平的，我想喝酒了，來(lái)，走一個(gè)。”

小齊看到喜歡已久的女神，一時(shí)呆在車(chē)內(nèi)。

佳妮說(shuō)：“還愣著干嘛呀，有人能陪你喝雪花，卻不一定能陪你闖天涯。而我兩者都能。兄弟說(shuō)說(shuō)你的故事吧，看把你愁得，這可不是我心目中樂(lè)觀的小齊。”

這一刻，小齊平靜的心湖里開(kāi)始波濤洶涌。

板內(nèi)局部有3.5/3.5mi的線(xiàn)寬線(xiàn)距。

不要看線(xiàn)路少，BGA里面卻是沒(méi)有空間移不了。

客戶(hù)的層疊設(shè)計(jì)和銅厚要求：

要說(shuō)這個(gè)案例的原因，還要從PCB的加工流程說(shuō)起。線(xiàn)路板的線(xiàn)路加工是經(jīng)過(guò)圖形轉(zhuǎn)移和蝕刻等主要流程加工而成。

內(nèi)層線(xiàn)路的加工流程如下：

DES為DES為顯影;蝕刻;去膜工序的簡(jiǎn)稱(chēng)。

下圖為DES的流程：

內(nèi)層蝕刻原理：是在酸性條件下把不需要的銅箔去掉。外層是堿性蝕刻流程。

從上圖中我們可以看出，內(nèi)層線(xiàn)路加工是把需要的圖形用干膜或濕膜保護(hù)起來(lái)，將不需要留下來(lái)的銅箔用酸性藥水蝕刻掉。

蝕刻就是用化學(xué)方法按一定的深度除去不需要的金屬。

蝕刻因子：

蝕刻液在蝕刻過(guò)程中，不僅向下而且對(duì)左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，側(cè)蝕是不可避免的。側(cè)蝕寬度與蝕刻深度之比稱(chēng)之為蝕刻因子。

側(cè)蝕不能完全杜絕，我們只能將其降到最低。

蝕刻因子是用于考量蝕刻側(cè)蝕量的指標(biāo)，因不同成品銅厚的側(cè)蝕量會(huì)有所差別，所以蝕刻因子是與成品銅厚有關(guān)。

D 為高，B 為下底，A 為上底

線(xiàn)路上的銅越厚，線(xiàn)路的側(cè)蝕越嚴(yán)重。

發(fā)生在抗蝕層圖形下面導(dǎo)線(xiàn)側(cè)壁的蝕刻稱(chēng)為側(cè)蝕，側(cè)蝕的程度是以側(cè)向蝕刻的寬度來(lái)表示。

我們理想中要求藥水是垂直向下蝕刻的，但是現(xiàn)實(shí)中藥水向下蝕刻的同時(shí)，也對(duì)線(xiàn)路的側(cè)面有了腐蝕，通常PCB銅厚越厚，向下蝕刻的時(shí)間會(huì)越久，側(cè)蝕量也越大。

成品后的線(xiàn)路由于側(cè)蝕的影響，變成了梯形。所以在計(jì)算阻抗時(shí)，會(huì)有W1和W2的上下線(xiàn)寬的選項(xiàng)要填寫(xiě)。

所以為了避免蝕刻后線(xiàn)路變細(xì)，根據(jù)PCB成品銅厚的大小，工廠(chǎng)的工程制作時(shí)會(huì)依照本廠(chǎng)的工廠(chǎng)能力和蝕刻因子的大小，做一定的線(xiàn)路補(bǔ)償，比如說(shuō)我們PCB內(nèi)層在1OZ銅厚時(shí)，蝕刻補(bǔ)償在1mil，2OZ在2mil.如果線(xiàn)路在蝕刻補(bǔ)償后，線(xiàn)路間距過(guò)小，曝光顯影后，線(xiàn)路蝕刻時(shí)會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路過(guò)細(xì)或開(kāi)路。

外層線(xiàn)路的加工過(guò)程如下：

下面為外層圖形電鍍和蝕刻的流程：

外層線(xiàn)路工序，上圖中藍(lán)色干膜保護(hù)的地方，是需要蝕刻的地方。

因?yàn)橥鈱与婂兒螅�銅厚增加超過(guò)了干膜厚度，在退膜工序時(shí)干膜退不掉，就形成了夾膜，本來(lái)要腐蝕掉的銅箔，因?yàn)楦赡�沒(méi)有顯影干凈，部分地方就被保留下來(lái)了，比如說(shuō)本來(lái)是一對(duì)差分線(xiàn)，中間不能有連接的，結(jié)果因?yàn)閵A膜，導(dǎo)致銅腐蝕不完全，短路就產(chǎn)生了。

圖形電鍍后線(xiàn)路銅厚大于干膜厚度會(huì)造成夾膜。（一般PCB廠(chǎng)所用干膜厚度1.4mil），成品銅越厚，這種風(fēng)險(xiǎn)越大。

短路不良如下：

了解了上面的內(nèi)外層線(xiàn)路的加工過(guò)程，那我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要怎么避免這種問(wèn)題呢。

加大PCB線(xiàn)寬線(xiàn)距或者降低其成品銅厚。

如果考慮安規(guī)和載流的影響，無(wú)法減少成品銅厚，PCB的設(shè)計(jì)時(shí)就適當(dāng)?shù)募哟缶�(xiàn)寬和線(xiàn)距，具體內(nèi)層工藝能力如下（建議按照第一列的工藝能力設(shè)計(jì)）：

外層的線(xiàn)寬線(xiàn)距如下(H表示成品銅厚)：

后來(lái)經(jīng)過(guò)E公司仿真部周哥多方驗(yàn)證，重新優(yōu)化了設(shè)計(jì)，最終解決了客戶(hù)的載流問(wèn)題，內(nèi)層銅厚按1OZ生產(chǎn)，滿(mǎn)足生產(chǎn)加工能力，板子順利下線(xiàn)。

這正是：

盛夏畫(huà)一板

修改到秋天

不聽(tīng)工藝言

獨(dú)自空流汗