板內(nèi)盤中孔設(shè)計狂飆,細(xì)密間距線路中招
發(fā)布時間:2023-03-11 14:36
一博高速先生成員:王輝東
大風(fēng)起兮云飛揚(yáng),投板兮人心舒暢。
趙理工打了哈欠,伸了個懶腰,看了看窗外,對林如煙說道:
“春天雖美,但是容易讓人沉醉。
如煙,快女神節(jié)了,要不今晚下班了我請你去happy,一起去吃魚。”
林如煙笑笑說,就這么滴。
話音剛落,大師兄突然抬起頭說:
“理工,客戶有個PCB,,板上有個0.5mm bga,PCB設(shè)計時有焊盤夾線,板內(nèi)其它非BGA區(qū)域有盤中孔設(shè)計,結(jié)果導(dǎo)致板子生產(chǎn)不良率居高不下,請幫忙把外層小于3.5mil的線寬線距,給移到內(nèi)層去。”
趙理工說為啥,大師兄笑笑說,我來給你講講盤中孔的前世今生吧。
所謂的經(jīng)驗就是痛苦的淬煉。
背景:
隨著電子產(chǎn)品的日新月異的變化,PCB元器件的表貼化、小型化趨勢越來越明顯,產(chǎn)品的密集程度也在不斷增加,產(chǎn)品向高密度和互聯(lián)化發(fā)展。
盤中孔工藝使PCB工藝立體化,有效節(jié)約板內(nèi)布線空間,適應(yīng)了電子行業(yè)發(fā)展的需求。一般情況下,使用真空塞孔機(jī)塞孔和陶瓷研磨機(jī)打磨,讓PCB的塞孔質(zhì)量更加穩(wěn)定。
使用POFV工藝,能大大提高PCB設(shè)計工程師的效率,因為在設(shè)計時過孔會占用太多的空間,導(dǎo)致布線難度增加。而過孔打在焊盤上,讓出了一部分的空間,設(shè)計工程師可以有更多的空間布線;
但是做了盤中孔設(shè)計,就要做POFV工藝,如果不做此工藝,生產(chǎn)就會有很多問題,比如說PCBA焊接裝配,下圖的焊接良率就無法保證。
名詞解釋:
盤中孔:via in pad,簡稱VIP,顧名思義是指過孔打在SMD盤上,通常是指0603及以下的器件盤上的孔。
POFV:(Plating Over Filled Via)是指對PCB上的過電孔,為了滿足焊接的需求和過孔內(nèi)部的導(dǎo)通,先對過孔樹脂塞孔,再鍍銅覆蓋孔上樹脂層的做法,簡稱POFV工藝.,也有叫做VIPPO。
盤中孔的工藝流程:
先鉆盤中孔→鍍孔銅→塞樹脂→固化→打磨→減銅→去溢膠→鉆其它非盤中孔(通常是除指盤中孔以外的所有元件孔和工具孔)→鍍非盤中孔的孔銅和VIP面銅→后面正常流程……
從上圖中的流程上,我們可以看出,做POFV的PCB,面銅需要被電鍍兩次,一次是盤中孔電鍍孔銅時,一次是非盤中孔電鍍,另一次是其它非盤中孔的電鍍。按照IPC-A-6012里面的規(guī)定,最小的過孔孔銅二級是18um,平均孔銅是20um,三級是最小20um,平均孔銅是25um。如果按照IPC二級標(biāo)準(zhǔn),使用1/3OZ基銅生產(chǎn),PCB的最終面銅的厚度在做完P(guān)OFV后,大概是12um(基銅)+20um(盤中孔孔銅)+20um(非盤中孔孔銅),總的銅厚度在52um左右。
從上面POFV的工藝流程中,我們可以看出第5工序有減銅的流程,但是通常銅厚不能減太多,大概在6-16um之間,最終加上二次電鍍的銅厚,外層成品銅厚大概在26-36um之間。
外層銅越厚,線路蝕刻時向下蝕刻時間長,對線路左右的側(cè)蝕量大,導(dǎo)致線路變細(xì)或斷掉開路。
外層線路加工流程:
外層線路蝕刻的過程及效果圖:
外層線路蝕刻線細(xì)的不良圖片
如果POFV設(shè)計的PCB,外層的線路線寬線距小于3.5/3.5mil,由于電鍍后PCB外層面銅過厚,導(dǎo)致蝕刻后線路變細(xì)或開路。
目前的PCB設(shè)計,外層線寬間距只有3/3.34mil,如果采用樹脂塞孔,生產(chǎn)過程中會很難管控品質(zhì)。
0.5mmBGA,盤內(nèi)其它地方有盤中孔設(shè)計,線寬線距優(yōu)化不到3.5mil。
優(yōu)化后的效果圖,將外層的線路移到內(nèi)層去,BGA PAD上打盤中孔,因為板內(nèi)其它地方也有盤中孔,也不在乎多這幾個盤中孔,生產(chǎn)的良率上升很多,成本降低。
最后一句話總結(jié):
有盤中孔設(shè)計的PCB,外層原稿設(shè)計線寬線距建議3.5/3.5mil(min)(因為有兩次電鍍)。
結(jié)尾:
改完了PCB,外面已是華燈初上,趙理工一抬頭,發(fā)現(xiàn)林如煙還在座位上等自己,于是滿含歉意的說道:“如煙,一個PCB設(shè)計,讓我差點陪不了女神去吃魚狂飆?!?/p>
林如煙嫣然一笑道:“沒事,陪不了我看太陽,也可以陪我看月亮看星星,只要陪的人是你就好,不能吃魚,也可以狂飆。”