PCB加工工藝基準 pcb工藝設計規(guī)范

發(fā)布時間：2025-06-11 14:57:00
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PCB加工工藝基準： 指的是PCB制造工廠（板廠） 在現有設備、材料和技術條件下，能夠穩(wěn)定達到并保證的物理加工精度和能力極限。它是制造能力的“標尺”。
PCB工藝設計規(guī)范： 指的是PCB設計者在了解目標板廠的工藝基準后，為了確保設計能被順利、可靠地制造出來，而必須遵循的一系列設計規(guī)則和要求。它是設計上的“安全邊界”。

一、 PCB加工工藝基準 (Manufacturing Capability / Process Capability)

這是制造端的核心指標，代表了板廠的技術水平。設計師必須嚴格遵守這些基準進行設計，否則設計可能無法生產或良率極低。主要基準包括：

基材選擇與規(guī)格：
- 常用板材類型：FR-4（標準）、High Tg FR-4、高頻材料（Rogers, Taconic等）、鋁基板、陶瓷基板等。
- 板材厚度：常用厚度（如0.4mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.6mm, 2.0mm）及其公差（如±10%）。
- 銅箔厚度：起始銅厚（如1/2 oz, 1 oz, 2 oz）及完成銅厚公差。影響載流能力和阻抗。
- 板材特性：玻璃化轉變溫度、介電常數、損耗因子、熱膨脹系數等。
最小線寬/線間距：
- 外層：通常比內層更精細（如4/4 mil, 3/3 mil, 甚至更?。?/p>
- 內層：稍大一些（如5/5 mil, 4/4 mil）。
- 這是決定電路密度和成本的關鍵因素。 更精細的線寬/間距需要更昂貴的設備和工藝控制。
最小孔徑：
- 機械鉆孔： 通常最小為0.15mm - 0.20mm（6mil - 8mil）。深徑比（板厚/孔徑）是關鍵限制（通常6:1 - 10:1）。
- 激光鉆孔： 用于微小孔（微孔），最小可達0.075mm - 0.10mm（3mil - 4mil），主要用于HDI板。
- 孔壁銅厚要求（如平均≥20μm）。
層間對準精度：
- 層偏： 指不同導電層之間圖形對位的最大允許偏差。通常用mil或μm表示（如±3mil, ±75μm）。
- 對高密度互連（HDI）、細間距BGA、阻抗控制至關重要。
阻焊工藝：
- 最小阻焊橋寬（Solder Mask Dam）：通常為0.05mm - 0.10mm（2mil - 4mil）。
- 阻焊開窗到線路/焊盤邊緣的距離（Solder Mask Clearance/Solder Mask Relief）。
- 阻焊覆蓋精度（阻焊偏位）。
表面處理：
- 可選類型：HASL（有鉛/無鉛）、沉金、沉銀、沉錫、OSP、電鍍硬金等。
- 每種工藝有其最小焊盤尺寸、厚度要求和適用場景（如可焊性、打線鍵合、接觸摩擦等）。
外形加工：
- 銑削： 最小槽寬、最小內角半徑、外形公差。
- V-cut： V槽角度（通常30°/45°/60°）、深度、剩余厚度公差。
- 沖壓： 最小孔/槽尺寸、間距要求。
阻抗控制精度：
- 板廠能承諾的阻抗公差范圍（通常±5% - ±10%）。這依賴于對線寬、線距、介質層厚度、介電常數等的嚴格控制。
翹曲度：
- 成品板允許的最大翹曲度（通常<0.7% - 1.0%板長）。

二、 PCB工藝設計規(guī)范 (Design for Manufacturing - DFM Rules)

這是在了解目標板廠工藝基準的基礎上，設計端必須遵循的規(guī)則，目的是讓設計“可制造”、“可組裝”、“高可靠”、“低成本”。規(guī)范內容直接來源于工藝基準的限制。

通用布局規(guī)范：
- 安全間距： 所有元素（線-線、線-焊盤、焊盤-焊盤、孔-孔、孔-線、孔-板邊、元件-板邊等）必須滿足板廠的最小間距要求（通常大于工藝基準的最小能力，留有余量）。這是避免短路的最基本要求。
- 孔徑與焊盤尺寸：
  - 機械鉆孔：焊盤直徑 ≥ 鉆孔直徑 + 環(huán)形環(huán)寬要求（Annular Ring）。例如，孔徑0.3mm，要求外層環(huán)寬≥0.15mm，則外層焊盤直徑至少需0.3mm + 2*0.15mm = 0.6mm。
  - 激光微孔：焊盤直徑 ≥ 激光孔直徑 + 激光鉆孔對位精度余量 + 環(huán)寬要求。
  - 避免盤中孔（除非特殊設計如POFV）。
- 走線寬度： 滿足載流能力（電流大?。┖妥杩箍刂埔?。通常設計值 > 板廠最小線寬基準（留工藝余量）。
- 銅箔分布： 避免大面積無銅區(qū)，保證電鍍均勻性；避免銅箔分布嚴重不均導致翹曲。
層疊與阻抗設計規(guī)范：
- 明確層疊結構（材料、厚度、銅厚）。
- 根據阻抗要求（單端/差分阻抗值、公差）和板廠工藝能力，計算并指定關鍵信號線的線寬、線距、參考層距離。
- 提供詳細的阻抗控制要求文檔給板廠。
鉆孔設計規(guī)范：
- 孔徑類型：區(qū)分PTH（金屬化孔）、NPTH（非金屬化孔）、盲孔、埋孔。
- 孔徑尺寸：符合板廠能力（最小孔徑、深徑比限制）。避免使用過多不同孔徑。
- 孔間距：孔邊到孔邊/孔到線/孔到板邊滿足安全間距要求。
- 非功能焊盤：內層非連接焊盤（Thermal Relief）設計，便于散熱和焊接。
阻焊設計規(guī)范：
- 阻焊開窗：確保焊盤（尤其是SMT焊盤）正確開窗，大小合適（通常比焊盤單邊大2-4mil）。
- 阻焊橋：確保細間距元件引腳間有足夠的阻焊橋寬度（如QFP, BGA引腳間）。
- 阻焊覆蓋：對需要保護的線路（如測試點、金手指邊緣）進行覆蓋。
絲印設計規(guī)范：
- 線寬：可讀的最小絲印線寬（如≥0.15mm/6mil）。
- 高度：可讀的最小絲印字符高度（如≥1.0mm）。
- 位置：避免覆蓋焊盤、過孔、測試點；避免在需要焊接的區(qū)域；清晰標識元件位號、極性、方向、板號版本等。
外形與拼板規(guī)范：
- 板邊工藝邊：為SMT組裝預留的夾持邊（通常≥3mm-5mm），添加定位孔、Mark點。
- Mark點： 光學定位基準點。形狀（實心圓）、尺寸（直徑1.0-1.5mm）、位置（板角、拼板單元角）、周圍留出無銅無絲印無阻焊的對比區(qū)。
- 拼板設計：
  - 方式：V-cut、郵票孔、空心連接條。
  - V-cut：要求板是直線邊緣，板厚通常≥0.8mm，V槽深度和剩余厚度設計合理。
  - 郵票孔：用于不規(guī)則形狀或薄板，孔大小、數量、間距設計需易于分板且毛刺小。
  - 連接條寬度：足夠強度（通常≥5mm）。
  - 拼板間距：考慮銑刀直徑（通常≥2.0mm）和分板操作空間。
- 板角倒角/圓角：避免銳角劃傷。
可測試性設計規(guī)范：
- 添加測試點：用于ICT/FCT。大小合適（通常直徑≥0.8mm）、間距足夠、位置便于探針接觸。
- 測試點網絡覆蓋：確保關鍵網絡有測試點。
可組裝性設計規(guī)范：
- 元件間距：滿足SMT貼片機和回流焊/波峰焊要求，避免干涉、陰影效應。
- 元件方向：標準化（如所有極性元件同向）便于自動插件/貼裝。
- 大型元件/散熱器固定孔位。
- 波峰焊面元件要求（避免密間距SMD，需要拖錫焊盤等）。

總結與關鍵點：

先了解基準，再制定規(guī)范： 設計師在設計前，必須獲取并理解目標制造廠的詳細工藝能力基準文件（Capability Statement）。這是制定設計規(guī)范的基礎。
規(guī)范 > 基準： 設計規(guī)范的要求（如最小線寬、最小環(huán)寬、最小間距）必須比工藝基準更嚴格（即留有工藝余量/安全裕量）。例如，板廠能做3mil線寬，設計規(guī)范可能要求最小4mil。
溝通至關重要： 在項目早期與板廠溝通關鍵設計要求（如特殊材料、超細線寬、高厚徑比孔、嚴格阻抗控制），確認其可行性。在發(fā)板前進行DFM檢查（很多板廠提供此服務）。
設計文件清晰完整： 提供符合標準的Gerber文件（包含所有層：線路、阻焊、絲印、鉆孔、外形、層疊圖等）、鉆孔文件、IPC網表、阻抗控制要求和詳細的設計說明文檔。
DFM是持續(xù)過程： 隨著制造技術的進步，工藝基準會提升，設計規(guī)范也需要隨之更新。同時，針對不同復雜度和成本的板子，可以選擇不同能力級別的板廠，相應的設計規(guī)范也會調整。