關于PCB質量的好壞，設計師有決定性作用

印刷電路板（PCB）的質量在很大程度上取決于設計方法。這是設計師已經(jīng)定義生產流程和質量缺陷可能性的階段。通過在設計中進行外觀更改，可以避免許多潛在的錯誤，這將為最終產品提供更好的質量。以下內容展示了PCB制造商在如何構建電路板和保持高質量方面的一系列成功。

PCB設計過程應考慮PCB的電氣參數(shù)以及選擇交付訂單的供應商的生產能力。PCB制造商指定了設計中必須遵循的原則，以使電路板可制造。通常的建議包括：

l導電部件的最小間距；

l最小路徑寬度；

l最小孔直徑和環(huán)尺寸；

l最小的阻焊層暴露量；

l層數(shù)；

為了提供良好的PCB，有必要分析每種設計的這些因素。但是，由于大多數(shù)現(xiàn)代的PCB設計系統(tǒng)都具有設計檢查和錯誤糾正措施，因此很容易發(fā)現(xiàn)與所述原理的所有偏差。

右邊的解決方案很好：具有最小允許寬度的路徑已加寬，因此大大降低了過度蝕刻和機械損壞的風險。

生產中出現(xiàn)的問題通常是由設計解決方案引起的，而處理原則已遵循了這封信。這會降低PCB質量。本文后面將討論如何消除這些問題。

銅和路徑表面

主要問題之一是銅表面在外層上的分布不正確。電化學銅沉積在PCB表面和孔內部的有效性嚴格取決于整個PCB表面銅分布的均勻性。

具有較低組件密度的PCB零件（即，奇異的絕緣路徑和孔）將比產品的其他部分具有更高的填充密度或更大的銅面積具有更高的銅填充水平。

這些解決方案使其難以符合設計的孔徑公差或在高密度區(qū)域中適當?shù)刈韬高^厚路徑的沉積。通過在低密度部件中增加額外的銅面積，可以改善銅擴散。多余的銅將沒有電功能，只會幫助在電化學金屬化過程中正確分配銅。

圖1.不建議使用左邊解決方案，必須避免。右邊的解決方案很好：絕緣的路徑和孔用額外的銅填充保護。

圖1顯示了添加特殊銅填充前后的PCB。另一個問題是最小寬度路徑太長。具有最小允許寬度的單條絕緣路徑會在PCB蝕刻過程中造成麻煩。

這些路徑很容易被過度蝕刻，并且還存在機械損壞和開路形成的風險。一個好的設計規(guī)則是減小最小寬度路徑長度。例如，通過在高密度區(qū)域引導4密耳的路徑，并在PCB密度較低的部分增加2-3密耳的寬度來完成此操作，請參見圖2中的示例。

圖2.此解決方案是錯誤的。兩個底部路徑暴露于過度蝕刻之下，很容易損壞。

墊珠

由于小焊盤（環(huán)）上缺少焊珠，PCB的質量問題不止一次出現(xiàn)。鉆孔可以與墊邊緣相切。解決方案是允許的，但當孔在路徑和焊盤接頭處接觸焊盤邊緣時是不允許的。

然后，斷路的風險會突飛猛進。在這種情況下，會將小珠添加到打擊墊。磁珠應與路徑重疊至少5密耳。該原理至關重要，特別是對于小直徑（0.3毫米或更?。┑目?，以及當使用最小允許環(huán)時，由于鉆頭的剛度不足，孔非中心度的可能性會增加。

圖3.最小焊道的錯誤解決方案，以及帶有額外焊道的正確解決方案。

圖3顯示了推薦的解決方案。當設計在焊盤和路徑之間留出小于5密耳的自由空間時，也會引起成品PCB的生產缺陷和質量問題。

一旦光敏聚合物曝光并顯影，寬度為5密耳或更小的材料條帶的粘合力有限。這通常會導致部件分離并粘附到PCB的另一部分。這會導致開路或短路，具體取決于PCB技術。圖4顯示了問題，圖5顯示了推薦的解決方案。

圖4.錯誤，底墊和路徑之間的間隙太小。

圖5：正確，墊和墊之間的間隙正確。

間距

造成問題的另一個原因可能是留下的焊接掩膜（電阻）區(qū)域的寬度小于3密耳。小于3密耳寬的阻焊膜面積減少了附著力并易于碎裂，與光敏聚合物不同。這在經(jīng)過ENIG處理的PCB中尤為明顯，在該PCB中，鍍液效應對掩模具有侵蝕性。

這些區(qū)域必須更寬或完全從設計中刪除。PCB上的少量銅殘留物也是有問題的。在PCB設計必須包括一個解決方案，不會留下銅的小，過時的零件的表面上。

少量的銅殘留物很難粘附到層壓板上，當它們在抗蝕劑沉積過程中散落時，主要的作用就是短路。圖6顯示了這個問題。頂面和底面之間的銅表面積差異很大也會影響PCB的質量。

圖6

這導致機械應力。因此，這種PCB設計在熱處理過程中傾向于彎曲。尤其是在小于1.5毫米厚的PCB中會發(fā)生這種情況。如果可能的話，建議在PCB側使用較小的銅面積填充銅，或者在較大的銅表面?zhèn)劝惭b銅網(wǎng)。

該解決方案消除了應力和PCB變形的風險。圖7顯示了一個銅掩膜，該銅掩膜用完整的銅表面代替了化合物。建立網(wǎng)格時，請記住，正方形網(wǎng)格的大小必須至少為8密耳，網(wǎng)格線的厚度至少必須為10密耳。清單中的最后一個問題是生產的大型表面在內層上沒有銅。

圖7.銅掩膜用全銅表面代替化合物。

圖8：不建議使用此解決方案：PCB上的黑色空間是低壓區(qū)域。右邊的解決方案很好：毛坯已充滿銅。

這些區(qū)域在PCB壓制過程中形成所謂的“低壓區(qū)域”。他們需要大量的樹脂才能完全填充。如果樹脂太少，則會形成類似分層效應的空泡。解決方案是添加一個非功能性的銅區(qū)域，如圖8所示。當銅厚度≥70μm時，此規(guī)則尤其重要。

表面使用

PCB設計人員還可以通過應用可能會改變層壓板表面用途的設計解決方案來定義成品PCB價格。PCB并非一次性制造。應用了多種生產格式（例如460×610 mm），PCB制造商建議客戶在將PCB組裝到面板中時與他們聯(lián)系，以確定最佳的面板尺寸，以優(yōu)化材料的消耗。

在面板上添加或僅移除一個PCB，通常可以減少層壓板的生產浪費。這些問題通常是由于PCB生產中的材料和工藝的機械，物理和化學特性造成的。

我所有的提示都有利于增強PCB制造商所應用的加工窗口。因此，按照這些建議的原則和規(guī)則準備的PCB將總是更容易制造，因此其生產更快，更好，更便宜和沒有質量缺陷。