PCB可制造性設(shè)計及案例分析之孔槽篇

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(jìn)行細(xì)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）。

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(dāng)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(xì)檢查布局，他們的PCB布局文件可直接發(fā)至生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)；而有的布局文件則需要工程部門進(jìn)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。

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

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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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：

左圖非金屬孔 右圖金屬孔


②額外附帶孔表，標(biāo)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：

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

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(rèn)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：

03 孔設(shè)計案例3：孔符規(guī)范化，不要把槽“藏起來”

問題：


①設(shè)計文件孔符標(biāo)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(biāo)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(biāo)記槽的位置及參數(shù)，或者放進(jìn)通孔drl層里面；


正確設(shè)計：

04 孔設(shè)計案例4：孔符規(guī)范化，不要把槽“藏起來”

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(biāo)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：

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

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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:

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。

華秋電子是一家致力于以信息化技術(shù)改善傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)模式的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺，上述6個案例即華秋電子接單過程中處理的實際案例。高可靠性產(chǎn)品+可視化交付體驗+值得信賴的服務(wù)，是我們對全球客戶的承諾。真正以行動踐行“為電子產(chǎn)業(yè)降本增效”的初心與使命！

后續(xù)我們將繼續(xù)分享10個線路設(shè)計優(yōu)化案例，歡迎大家持續(xù)關(guān)注本公眾號。

華秋電子致力于為廣大客戶提供高可靠多層板制造服務(wù)，專注于 PCB 研發(fā)、制造，自有環(huán)保資質(zhì)，為客戶提供高可靠性、短交期的打板體驗。2018 年，華秋斥資數(shù)億元投資建設(shè)九江 205 畝 PCB 產(chǎn)業(yè)園，形成深圳快板廠、九江量產(chǎn)廠的分工協(xié)作格局，全面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略布局。其中，深圳 PCB 快板廠產(chǎn)能達(dá) 2 萬平方米/月，九江量產(chǎn)廠一期產(chǎn)能 10 萬平方米/月，是全球 30 萬+客戶首選的 PCB 智造平臺。