PCB厚銅板的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)一定要注意
發(fā)布時(shí)間：2022-08-15 09:25
作者：一博科技高速先生成員 王輝東
林如煙總是說：“線路板上的成品銅厚越厚，線寬線距要足夠?！?br/>
她的好友佳妮說：“必須必須?！?br/>
暗戀佳妮的小齊也總是笑嘻嘻的附和道：“美女說的都是對(duì)的?！?br/>
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)。
客戶說我有一個(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。
小齊說可以。
光看客戶的局部圖紙就知道PCB很密，設(shè)計(jì)確實(shí)不易，更是考驗(yàn)工廠的加工能力。
但是接到板子后，工程師一評(píng)估，問題就來了。
PCB內(nèi)層有2OZ銅厚的要求，內(nèi)層設(shè)計(jì)有3.5/3.5mil的線寬線距，超出工藝加工能力。
建議客戶把內(nèi)層銅厚修改成1OZ，客戶說仿真做過了不能修改，要滿足載流能力。
溝通陷入了僵局，生產(chǎn)無法繼續(xù)，交期卻很急。
小齊一時(shí)著急上火，卻感覺無能為力。
這不夜里11點(diǎn)了，還一個(gè)人坐在車?yán)?，抑郁抑郁?/span>
正在迷茫中的小齊，突然聽到DuangDuang敲擊車窗的聲音，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，笑咪咪的說道：“兄弟，沒有什么事是一瓶雪花擺不平的，我想喝酒了，來，走一個(gè)。”
小齊看到喜歡已久的女神，一時(shí)呆在車內(nèi)。
佳妮說：“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。兄弟說說你的故事吧，看把你愁得，這可不是我心目中樂觀的小齊?！?/span>
這一刻，小齊平靜的心湖里開始波濤洶涌。
板內(nèi)局部有3.5/3.5mi的線寬線距。
不要看線路少，BGA里面卻是沒有空間移不了。
客戶的層疊設(shè)計(jì)和銅厚要求：
要說這個(gè)案例的原因，還要從PCB的加工流程說起。線路板的線路加工是經(jīng)過圖形轉(zhuǎn)移和蝕刻等主要流程加工而成。
內(nèi)層線路的加工流程如下：
DES為DES為顯影;蝕刻;去膜工序的簡稱。
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)層線路加工是把需要的圖形用干膜或濕膜保護(hù)起來，將不需要留下來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)。
線路上的銅越厚，線路的側(cè)蝕越嚴(yán)重。
發(fā)生在抗蝕層圖形下面導(dǎo)線側(cè)壁的蝕刻稱為側(cè)蝕，側(cè)蝕的程度是以側(cè)向蝕刻的寬度來表示。
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的上下線寬的選項(xiàng)要填寫。
所以為了避免蝕刻后線路變細(xì)，根據(jù)PCB成品銅厚的大小，工廠的工程制作時(shí)會(huì)依照本廠的工廠能力和蝕刻因子的大小，做一定的線路補(bǔ)償，比如說我們PCB內(nèi)層在1OZ銅厚時(shí)，蝕刻補(bǔ)償在1mil，2OZ在2mil.如果線路在蝕刻補(bǔ)償后，線路間距過小，曝光顯影后，線路蝕刻時(shí)會(huì)導(dǎo)致線路過細(xì)或開路。
外層線路的加工過程如下：
下面為外層圖形電鍍和蝕刻的流程：
外層線路工序，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?，銅厚增加超過了干膜厚度，在退膜工序時(shí)干膜退不掉，就形成了夾膜，本來要腐蝕掉的銅箔，因?yàn)楦赡]有顯影干凈，部分地方就被保留下來了，比如說本來是一對(duì)差分線，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。
圖形電鍍后線路銅厚大于干膜厚度會(huì)造成夾膜。（一般PCB廠所用干膜厚度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)外層線路的加工過程，那我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要怎么避免這種問題呢。
加大PCB線寬線距或者降低其成品銅厚。
如果考慮安規(guī)和載流的影響，無法減少成品銅厚，PCB的設(shè)計(jì)時(shí)就適當(dāng)?shù)募哟缶€寬和線距，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)）：
外層的線寬線距如下(H表示成品銅厚)：
后來經(jīng)過E公司仿真部周哥多方驗(yàn)證，重新優(yōu)化了設(shè)計(jì)，最終解決了客戶的載流問題，內(nèi)層銅厚按1OZ生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)加工能力，板子順利下線。
這正是：
