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接着上节,聊了PCB的叠层,过孔,阻抗,这次稍微总结一下PCB常用工艺,不要小看一个工艺,比如像在某H公司,PCB工艺都是一个专门的部门。对于Layout工程师画的PCB,线到孔的距离有没有超过最小的距离要求啊?这个厚度的板子,用的过孔的孔径有没有太小以至于不满足加工厚径比啊?拼板拼出来板材利用率高不高啊?背钻深度有没有问题啊等等。PCB设计是Layout工程师的事情,但是画出来的PCB是不是都符合实际加工要求,那就是工艺的范畴了。真的把工艺上的规范整理出来估计整理个百页不成问题。我们就聊下刚开始设计PCB时候常用到的PCB工艺吧。工程上很多时候更喜欢实用主义。
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2 ?0 U" |2 `5 @$ @* [1 K板材:在设计PCB的时候,第一个要考虑的可能就是要选用什么板材了,常用的板材如下图所示,最熟悉的的应该就是FR-4了,当然它也分low/middle/high Tg的,就是能够承受的最大玻璃化温度。或者简单说就是板材的最大额定工作温度。一般都选择High-Tg多一点(170°左右)。
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图1 PCB板材分类 % y' ]* P' M0 S( B# u! Q
板材主要是按照Dk/Df来进行分类的,Dk是相对介电常数,Df是损耗因子。Df越低则板材的介质损耗就越低,价格越贵。就如上面图所示,Df在0.02,0.015,0.008,0.004这几个数值上分了几档。我们常用的FR-4的材料损耗排名最大,不过FR-4是统称,具体可能不同厂家的名字不同,比如TU662,IT158。不过一般只需要告诉PCB厂家需要FR-4即可,具体哪家由PCB厂家决定即可。2 {$ \3 T; S6 r5 h0 Q
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中度损耗的比较常用的比如Megtron4(松下),TU872LK(台耀)。这需要跟厂家明确你需要用M4还是TU872,因为一来他们虽然是同一级别的板材,但是会有细微差别,并且一般需要提前备料,会有一定的预定交期。再高一级的低损耗板材就是Megtron6或者TU883等,这类用在包含有10Gbps以上的高速信号的情况下比较多。. l% V! W, _5 _* C; w; J
/ O# J+ g: j% ?8 t3 t" d+ o表面处理方式:你可能看到过有的PCB做出来焊盘是银白色,有的是金色。这个就是表面处理,PCB在制作的最后阶段需要对表面的焊盘做一次表面处理,增加焊接性和防氧化。常用的比如OSP,ENIG。我们现在用的比较多的是ENIG(化学镍金)。这种方式虽然价格比OSP(有机氧化物保护膜)贵,但是防氧化能力远比OSP强,易于PCB裸板的保存。PCB做出来放那放3个多月,再去贴片都不会有什么焊盘氧化问题。另外就是无Pb处理,大部分PCB都会做成无铅的环保工艺,虽然无铅焊接相比于有铅的会有点不太粘锡,不过好在环保。
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盘中孔:有时候PCB面积有限,如果把FANOUT过孔直接打在焊盘上,会节省很多面积。这就叫做盘中孔,当然现在来说盘中孔已经不算什么复杂工艺了,有盘中孔工艺和不做盘中孔工艺的,每平方米的PCB也就贵个3,4百左右吧。但是带来的好处是显而易见的。
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+ }% s& }, e4 ?5 |! j" U背钻:在高速信号的设计上,由于stub桩线的存在会引起很大的信号反射和插损,常常会把多余的一段过孔背钻掉。就像下面图2一样,用钻头把过孔多余的内部镀铜磨掉。这个也是一种特殊工艺。
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' W! T5 o1 W4 V! z& l$ d 图2 背钻 . _8 f$ J3 R" V7 T' j
阻焊开窗:在一些比如带有功率MOSFET的板子上,常常会看到MOSFET的footprint在PCB的另一面会有块亮铜,这个就是阻焊开窗,如下图3。本来另一面应该是被绿油覆盖住的,把这一块的绿油开一个窗口出来,把下面的铜亮出来,是为了让MOSFET的热量通过过孔和PCB传到PCB的另一面去。有的时候甚至还会在亮铜上在附加一个散热器,增强散热。关于为什么要往PCB的另一个面散热,我们等到聊到散热设计的时候再聊吧。
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图3 MOSFET背面阻焊开窗(亮铜)
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