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線路板廠如何對電路板的尺寸進(jìn)行規(guī)劃與控制

2015-12-17 09:17

  多層電路板是由介電層及線路所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)性元件,而線路配置在介電材料的表面及內(nèi)部。線路板廠對電路板有共通的尺寸規(guī)劃準(zhǔn)則,否則無法使市面上的多數(shù)電子元件達(dá)成共通性,這樣的配線設(shè)計(jì)規(guī)則就是電路板的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

1.格點(diǎn)(Grid)

  因?yàn)?a href="http://www.jiuliangfeng.com">電路板上所有的元件位置都是相對坐標(biāo)關(guān)系,在原始的電路板線路配置想法,是以設(shè)想的格線在電路板平面上分配區(qū)塊。由于電路板是先由歐美國家主導(dǎo),因此早期的規(guī)格是以1/10英吋為一格的尺寸,而公制單位則以2. 5mm為一格,以英制而肓相當(dāng)于lOOmil。以此為基礎(chǔ),對不同的間距再作細(xì) 分,作出孔與銅墊的位置配置,這是傳統(tǒng)的通孔元件設(shè)計(jì)原則。但在表面組裝方式(SMT- Surface Mount Technology)風(fēng)行后,還將孔配置在格點(diǎn)上已是不切實(shí)際的做法。設(shè)計(jì)上雖然有格點(diǎn)存在,但實(shí)際設(shè)計(jì)幾忽已不受格點(diǎn)的限制,孔愈來愈以導(dǎo)通為目的,至于盲埋孔更與格點(diǎn)無關(guān)。

  這樣的變化影響最大的部分是電氣測試,由于傳統(tǒng)的電子元件接點(diǎn)是以格 點(diǎn)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),因此不論鉆孔或焊接點(diǎn)的設(shè)計(jì)都是以格點(diǎn)為基礎(chǔ)。因此遵循格點(diǎn)設(shè)計(jì)的電路板都可以使用所謂的泛用治具(Universal Tool)進(jìn)行電氣測 試,但是格點(diǎn)原則被破壞后測試必須走向更密的接點(diǎn)形式,因此小量產(chǎn)品開始使用所謂的飛針設(shè)備(Flying Probe)測試,而大量生產(chǎn)則使用專用治具 (Dedicate Tool)測試。

2.線寬間距

   細(xì)線設(shè)計(jì)成為高密度電路板發(fā)展的必然趨勢,但細(xì)線的設(shè)計(jì)必須考慮細(xì)線路的電阻變化、特性阻抗變化等影響因素。線路間距的大小受制于介電材料的絕緣性,以有機(jī)材料而言約可選取4mil為目標(biāo)值。由于產(chǎn)品需求及制程技術(shù)的進(jìn)展,間距約2mil甚至更小的產(chǎn)品也進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用。面對半導(dǎo)體封裝板的進(jìn)一步壓縮線路間距,如何保持應(yīng)有的絕緣性就成為必須努力的課題,幸好多數(shù)的高密度封裝板操作電壓也相對降低,這是值得慶幸的。

3.微孔直徑與銅墊直徑尺寸

  表1所示,為現(xiàn)行電路板規(guī)格水平。銅墊直徑一般都設(shè)計(jì)為孔徑的2.5?3倍之間,在電路板以表面黏著為主的設(shè)計(jì)時(shí),電鍍孔除用于層間連接外仍有部分用于插件功能。

  表內(nèi)的結(jié)構(gòu)有通孔及盲埋孔,埋在板內(nèi)的孔被某些人稱為交錯(cuò)孔IVH(Interstitial Via Hole)。它是將有鍍通孔的內(nèi)層板繼續(xù)壓合后,構(gòu)成微孔層間連接的電路板,這些微孔的制作以小直徑設(shè)計(jì)才能發(fā)揮節(jié)省空間的功能。一般機(jī)械鉆孔,以制作大于8mil的孔徑較經(jīng)濟(jì),雖然現(xiàn)在有號(hào)稱可以制作<4mil的產(chǎn)品,但成本過高并不實(shí)際。

  受到機(jī)械孔徑及生產(chǎn)速率的限制,使用增層法的電路板不但表面孔會(huì)使用微孔技術(shù),對內(nèi)藏的通孔而言也會(huì)設(shè)計(jì)較小來提升密度??讖娇s小使線路配置的自由度大增,高密度增層電路板因而得以普及。

線路板廠

表1所示為現(xiàn)行電路板規(guī)格水平

4.層間構(gòu)造

  多層電路板的層數(shù)設(shè)計(jì),主要決定于可容許的配線密度。以往電路板以四層板居多,主要是源自于信號(hào)線需要電磁遮蔽之故,并非來自于繞線密度需求。由于電子元件的復(fù)雜度提高,原本的繞線密度及層次設(shè)計(jì)已無法滿足需求,因此層次才逐步提升。但由于增加層數(shù)會(huì)增加制作成本,在初期設(shè)計(jì)時(shí)又想要盡力降低層數(shù)。因此,使用較多微孔、細(xì)線,仍可在有限的層數(shù)下達(dá)成元件連結(jié)。即便是如此,隨半導(dǎo)體元件的進(jìn)步神速電路板整體層數(shù)仍在逐步攀升。

  在線路構(gòu)造方面,由于電子產(chǎn)品的整體功率不斷提高、傳輸速率也不斷增加,因此在空間有限又要保持導(dǎo)體截面積的狀況下,不少的設(shè)計(jì)會(huì)要求較高的線路厚度但又要做較細(xì)的線路。對于層間介電層厚度控制及其容許誤差等也有較嚴(yán)苛的限制,因此內(nèi)層基材及膠片的配置就會(huì)變得十分重要。一般電路板的壓合結(jié)構(gòu)都會(huì)探用對稱設(shè)計(jì),這是為了降低應(yīng)力不均所作的考慮。圖1所示為典型的多層板結(jié)構(gòu)。

線路板廠

圖1所示為典型的多層板結(jié)構(gòu)

  對電氣特性要求嚴(yán)格的產(chǎn)品,正確整合特性阻抗、電源與接地層的層間厚度容許公差都會(huì)變得更嚴(yán)苛。因此不少的制作程序是將關(guān)鍵的厚度層次以基材先作出來,而較不重要的層次則交給膠片來完成,因?yàn)榛氖孪纫延不梢杂?篩選的方式挑選合于規(guī)格的基材制作,因此可以提升良率及電氣表現(xiàn)。

  線路板廠在設(shè)計(jì)高密度增層電路板時(shí),要依據(jù)繞線密度決定線路層數(shù),而以電氣特性決定布線方式、層間厚度、線路寬度厚度。為防止板彎板翹,盡量探用對稱壓合設(shè)計(jì)。一般高密度增層板的電源及接地層多數(shù)會(huì)設(shè)在內(nèi)層硬板上,信號(hào)層則以增層線路制作以整合阻抗特性,但對更高層次的產(chǎn)品則未必遵循此規(guī)則。

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