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PCB可制造性設(shè)計及案例分析之孔槽篇

發(fā)表時間:2022-08-05

過孔(via)是PCB設(shè)計過程中很難繞開的一個點,在Layout的布線過程中,想要線路完全不交叉,往往很難實現(xiàn),所以,在單面板的基礎(chǔ)上,通過過孔(via)實現(xiàn)層間導(dǎo)通,逐漸發(fā)展出了雙面板、多層板,而過孔(via),也因此成為了PCB設(shè)計中的一個關(guān)鍵點。

從設(shè)計的角度來看,采用過孔通常是實現(xiàn)兩類作用:電氣連接、支撐或定位,一個是滿足電氣特性,一個是實現(xiàn)物理需求。


因此,有時還會對過孔進行細化分類,分為:過孔、支撐孔,而又把支撐孔分為,器件焊接孔(該類孔基本為金屬化孔)和器件安裝孔(該類孔非金屬化居多)。


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(圖源:來自網(wǎng)絡(luò))


從設(shè)計的角度來看,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鉆孔(drill hole),二是鉆孔周圍的焊盤區(qū),這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。 

顯然,在高速、高密度的pcb設(shè)計時,設(shè)計者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。

但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的限制:孔越小,鉆孔需花費的時間越長,也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅。


所以綜合設(shè)計與生產(chǎn),需要考慮的問題還是不少的。一些設(shè)計師會仔細檢查布局,他們的PCB布局文件可直接發(fā)至生產(chǎn)車間進行生產(chǎn);而有的布局文件則需要工程部門進行更多的檢查,才能將其發(fā)送到生產(chǎn)車間。


通常,這些問題會導(dǎo)致延遲以及良率或可靠性問題。由于這類設(shè)計引起的預(yù)算和生產(chǎn)計劃問題,其實是可以避免的。


作為一家高可靠多層板制造商,華秋電子專注于PCB研發(fā)、制造,為客戶提供高可靠、短交期的打板體驗。“為電子產(chǎn)業(yè)降本增效”是我們的使命,我們深知:在主生產(chǎn)鏈條中,產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)及設(shè)計工程成本雖然占比不高,但對總成本卻會產(chǎn)生很大的影響。


鑒于產(chǎn)品設(shè)計階段對最終產(chǎn)品質(zhì)量和成本重要作用,下文就結(jié)合一些實際案例,針對設(shè)計中的一些問題,分享專家的解決方法,以助力全流程降本增效。


01、孔設(shè)計案例1:孔(PTH/NPTH)設(shè)計與線路連接不要反常規(guī)


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問題:

①如上左圖,孔盤等大對應(yīng)線路有電器性能連接,卻要做非金屬孔;如上右圖,孔盤等大對應(yīng)線路無電器性能連接,卻要做金屬孔。


專家建議:

①按標準設(shè)計,如果要做非金屬孔,首先確保對應(yīng)線路無電器性能連接,盤和孔設(shè)計一樣大或者無盤;如果要做金屬孔,就確保有電器性能連接,或者盤比孔大單邊5mil左右;


另外注意,如果要做金屬孔但對應(yīng)線路位置無盤,后端就必須走正片電鍍工藝流程,交期相對負片流程會延長一天以上,因此不建議這樣設(shè)計。

正確設(shè)計:


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左圖非金屬孔 右圖金屬孔


②額外附帶孔表,標注清楚哪些是金屬孔,哪些是非金屬孔;注意同樣要盡量規(guī)避孔盤等大誤導(dǎo),無電器性能連接卻做金屬孔設(shè)計誤導(dǎo)導(dǎo)致沒必要的EQ溝通耗時。


正確設(shè)計:


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02、孔設(shè)計案例2:槽(金屬/非金屬)層設(shè)計區(qū)分開,規(guī)范化


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問題:

①圖右上角7個槽,客戶要求中間三個做成非金屬槽,紅色位置(對應(yīng)線路層有盤)四個槽要求做成金屬槽,但是此類槽統(tǒng)一設(shè)計在gdd層,正常一般默認全部是要做成非金屬槽,后端會把盤掏開防止銑槽時露銅。


專家建議:

①分開設(shè)計,非金屬槽放在gdd或者gm1層,金屬槽放在drl層,或單獨輸出Slot層


正確設(shè)計:

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03、孔設(shè)計案例3:孔符規(guī)范化,不要把槽“藏起來”


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問題:

①設(shè)計文件孔符標識太大,后端核對孔與孔符是否一一對應(yīng)時,無從下手,無法發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入比例問題導(dǎo)致的孔位置、大小偏差;②槽設(shè)計在孔符中角落,孔表又沒標識,容易遺漏。


專家建議:

①設(shè)計孔符的時候不要設(shè)計那么大,能對應(yīng)鉆孔一對一看清楚;②提供孔表,標記槽的位置及參數(shù),或者放進通孔drl層里面;


正確設(shè)計:


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04、孔設(shè)計案例4:孔符規(guī)范化,不要把槽“藏起來”


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問題: 

①孔符設(shè)計很好,但實際有孔設(shè)計的位置又要做槽,設(shè)計不合理且槽沒額外說明


專家建議:

①同位置不要設(shè)計孔又設(shè)計槽;提供孔表,標記槽的位置及參數(shù)且對應(yīng)槽直接設(shè)計在drl層;


正確設(shè)計:


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05、孔設(shè)計案例5:PCB文件設(shè)計時,不要把槽“鎖起來”0102


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問題:

PCB文件轉(zhuǎn)geber文件時,槽鎖定容易漏掉


專家建議:

①AD16前版本設(shè)計的文件,提供PCB文件時,額外注意槽設(shè)計解鎖,以便轉(zhuǎn)文件時不漏槽設(shè)計;


正確設(shè)計:


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06、孔設(shè)計案例6:阻焊油墨塞孔過孔極差不要超過0.2mm


問題: 

①阻焊塞孔極差大,大孔塞孔不飽滿或者小孔油墨塞孔太多冒出來


專家建議:

①設(shè)計過孔塞孔時,塞孔極差不要超過0.2mm


正確設(shè)計:

Via(max)-Via(min)要求≤0.2mm


以上就是6個PCB過孔設(shè)計優(yōu)化案例,總的來說,用一些最佳實踐方法并在設(shè)計階段使用常識性步驟可以節(jié)省大量時間,做到預(yù)防設(shè)計為主、修改設(shè)計為輔,使得合格率更高,效率更快。


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