PCB厚銅板的設計，這一點一定要注意

作者：一博科技高速先生成員 王輝東

林如煙總是說：“線路板上的成品銅厚越厚，線寬線距要足夠。”

她的好友佳妮說：“必須必須。”

暗戀佳妮的小齊也總是笑嘻嘻的附和道：“美女說的都是對的。”

至于原因是什么，他只知道個大概，但是他也講不出個具體一二三。

然而現(xiàn)實中有些事情總是令人猝不及防。

小齊在做市場。

客戶說我有一個14層板，天天熬夜加班設計了兩個月，交期很急，幫忙趕一下。

小齊說可以。

光看客戶的局部圖紙就知道PCB很密，設計確實不易，更是考驗工廠的加工能力。

但是接到板子后，工程師一評估，問題就來了。

PCB內(nèi)層有2OZ銅厚的要求，內(nèi)層設計有3.5/3.5mil的線寬線距，超出工藝加工能力。

建議客戶把內(nèi)層銅厚修改成1OZ，客戶說仿真做過了不能修改，要滿足載流能力。

溝通陷入了僵局，生產(chǎn)無法繼續(xù)，交期卻很急。

小齊一時著急上火，卻感覺無能為力。

這不夜里11點了，還一個人坐在車里，抑郁抑郁。

正在迷茫中的小齊，突然聽到DuangDuang敲擊車窗的聲音，抬頭一看，就發(fā)現(xiàn)佳妮手里拿著兩瓶雪花，瞪著一雙水汪汪的大眼睛，笑咪咪的說道：“兄弟，沒有什么事是一瓶雪花擺不平的，我想喝酒了，來，走一個。”

小齊看到喜歡已久的女神，一時呆在車內(nèi)。

佳妮說：“還愣著干嘛呀，有人能陪你喝雪花，卻不一定能陪你闖天涯。而我兩者都能。兄弟說說你的故事吧，看把你愁得，這可不是我心目中樂觀的小齊?！?/p>

這一刻，小齊平靜的心湖里開始波濤洶涌。

板內(nèi)局部有3.5/3.5mi的線寬線距。

不要看線路少，BGA里面卻是沒有空間移不了。

客戶的層疊設計和銅厚要求：

要說這個案例的原因，還要從PCB的加工流程說起。線路板的線路加工是經(jīng)過圖形轉移和蝕刻等主要流程加工而成。

內(nèi)層線路的加工流程如下：

DES為DES為顯影;蝕刻;去膜工序的簡稱。

下圖為DES的流程：

內(nèi)層蝕刻原理：是在酸性條件下把不需要的銅箔去掉。外層是堿性蝕刻流程。

從上圖中我們可以看出，內(nèi)層線路加工是把需要的圖形用干膜或濕膜保護起來，將不需要留下來的銅箔用酸性藥水蝕刻掉。

蝕刻就是用化學方法按一定的深度除去不需要的金屬。

蝕刻因子：

蝕刻液在蝕刻過程中，不僅向下而且對左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，側蝕是不可避免的。側蝕寬度與蝕刻深度之比稱之為蝕刻因子。

側蝕不能完全杜絕，我們只能將其降到最低。

蝕刻因子是用于考量蝕刻側蝕量的指標，因不同成品銅厚的側蝕量會有所差別，所以蝕刻因子是與成品銅厚有關。

D 為高，B 為下底，A 為上底

線路上的銅越厚，線路的側蝕越嚴重。

發(fā)生在抗蝕層圖形下面導線側壁的蝕刻稱為側蝕，側蝕的程度是以側向蝕刻的寬度來表示。

我們理想中要求藥水是垂直向下蝕刻的，但是現(xiàn)實中藥水向下蝕刻的同時，也對線路的側面有了腐蝕，通常PCB銅厚越厚，向下蝕刻的時間會越久，側蝕量也越大。

成品后的線路由于側蝕的影響，變成了梯形。所以在計算阻抗時，會有W1和W2的上下線寬的選項要填寫。

所以為了避免蝕刻后線路變細，根據(jù)PCB成品銅厚的大小，工廠的工程制作時會依照本廠的工廠能力和蝕刻因子的大小，做一定的線路補償，比如說我們PCB內(nèi)層在1OZ銅厚時，蝕刻補償在1mil，2OZ在2mil.如果線路在蝕刻補償后，線路間距過小，曝光顯影后，線路蝕刻時會導致線路過細或開路。

外層線路的加工過程如下：

下面為外層圖形電鍍和蝕刻的流程：

外層線路工序，上圖中藍色干膜保護的地方，是需要蝕刻的地方。

因為外層電鍍后，銅厚增加超過了干膜厚度，在退膜工序時干膜退不掉，就形成了夾膜，本來要腐蝕掉的銅箔，因為干膜沒有顯影干凈，部分地方就被保留下來了，比如說本來是一對差分線，中間不能有連接的，結果因為夾膜，導致銅腐蝕不完全，短路就產(chǎn)生了。

圖形電鍍后線路銅厚大于干膜厚度會造成夾膜。（一般PCB廠所用干膜厚度1.4mil），成品銅越厚，這種風險越大。

短路不良如下：

了解了上面的內(nèi)外層線路的加工過程，那我們在設計時要怎么避免這種問題呢。

加大PCB線寬線距或者降低其成品銅厚。

如果考慮安規(guī)和載流的影響，無法減少成品銅厚，PCB的設計時就適當?shù)募哟缶€寬和線距，具體內(nèi)層工藝能力如下（建議按照第一列的工藝能力設計）：

外層的線寬線距如下(H表示成品銅厚)：

后來經(jīng)過E公司仿真部周哥多方驗證，重新優(yōu)化了設計，最終解決了客戶的載流問題，內(nèi)層銅厚按1OZ生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)加工能力，板子順利下線。

這正是：

盛夏畫一板

修改到秋天

不聽工藝言

獨自空流汗

審核編輯 黃昊宇