PCB生产流程有哪些
pcb生产流程、pcb材料选择、pcb板厚设计、层压结构的设计、黑棕氧化技术的应用推广、各层图形及钻孔设计、外形及拼版设计、阻抗设计、pcb热设计要求。
pcb生产流程
常用的电路板加工工艺流程有如下几种：单面板工艺流程、双面板工艺流程、多层板工艺流程
单面板工艺流程
双面板工艺流程
多层板工艺流程
pcb材料选择
常规板料如下：
pcb厚度的设计
1、一般贴装机允许的板厚：0.5~5mm。
2、pcb厚度一般在0.5~2mm范围内。
3、只装配集成电路、小功率晶体管、电阻、电容等小功率元器件，在没有较强的负荷振动条件下，使用厚度为1．6mm、板的尺寸在500mm×500mm之内；
4、有负荷振动条件下，要根据振动条件采取缩小板的尺寸或加固和增加支撑点的办法，仍可使用1.6mm的板；
5、板面较大或无法支撑时，可以考虑将板厚加大，应选择2~3mm厚的板。
6、当层次较高时，必须保证每层介质厚度的满足其他各方面要求（如耐压要求
7、当pcb尺寸小于最小贴装尺寸时，必须采用拼板方式。
层压结构的设计
在层压结构的设计方面，我们致力于满足客户需求的层压结构进行设计和生产，基础设计原则如下：
客户有指定结构时，须按客户要求设计。
客户有阻抗要求时，必须使用满足客户的层压结构。
客户没有指定结构时，设计原则为：介质层厚度、压合厚度符合客户要求。
内层板优先选用厚度较大的芯板；
最小介质厚度：0.06mm
尽量使用单张pp结构
pp选用：优先选用常规类型pp：1080、2116、7628
厚铜板pp选用：2oz及以上铜厚靠近铜面pp只可排放1080、2116
软件造成的层压结构误解
protel 系列软件设计的pcb文件中都有一个介质厚度要求的说明，如右图，如不做特殊设置得出的层压结构是介质均等的。则芯板厚度变小，pp数量加大，成本增加。如无要求建议加工要求中说明。
内层图形设计
各层图形铜尽量分布均匀，防止翘曲
层间图形结构尽量分布较均匀，层排序也考虑对称，如右图(g代表电地层，s代表信号层
内层孔到线的距离尽量加大，层次越高，距离越大。（4层板保证在7mil以上，6-8层保证8mil以上）
层次越高，内层孔到铜的距离越大，一般10mil以上，提高可靠性。
孔密集区域，线尽量布置在两孔的正中间。
板内元素距离板边15mil以上。层次越高，可以考虑加大。
金手指下方铺铜，防止区域偏薄。
常见问题-内层网络判定不清楚
钻孔的设计
1) 机械安装孔
如果不是用于接地,安装孔内壁不允许有电镀层。
如果需要接地，建议在安装孔周围设计“卫兵孔”。
2) 元件孔
金属化的孔径比引线直径大0.2~0.3mm。这样有利于波峰焊的
焊锡往上爬，同时利于排气，如果孔太小，气体跑不出来，会夹杂在焊锡里。孔太大元件偏斜。
3)导通孔（通孔、埋 孔、盲孔）
选孔原则：尽量用通孔，其次用埋孔，最后选盲孔。盲埋孔设计时尽量不要交叉。
4）厚径比：孔与板厚比值
优选：1:8以下，1：8以上时加工难度大。
5）采用回流焊工艺时导通孔设置
a、一般导通孔直径不小于0.3mm；最小孔径与板厚度的比不小于1：8，过小的比例在金属化孔时，工艺难度加大成本上升。
b、不能把导通孔直接设置在焊盘上、焊盘的延长部分和焊盘角上。
c、导通孔和焊盘之间应有一段涂有阻焊膜的细线相连，细线的长度应大于0.5mm，宽度大于0.1mm。
6) 最小孔径0.2mm，能使用大孔尽量使用,孔边到孔孔边间距大于12mil,过孔尽量不要打在需要焊接的焊盘上。
7) 孔径公差控制范围：
正常孔径公差是按照ipc ⅱ级标准。
压接孔孔径公差可以控制在±0.05mm。
pth可以控制孔径公差±0.08mm.
ntph可以控制孔径公差±0.05mm.
8) 孔位公差±0.075mm
9) 孔铜要求：ipc ⅲ级标准控制
孔铜平均25um，单点大于20um。
线宽载流量对比表
①用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。
②在pcb设计加工中，常用oz（盎司）作为铜皮厚度的单位，1 oz铜厚的定义为 1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为35um；2oz铜厚为70um。
③电路工作电压：线间距的设置应考虑其介电强度。
外层线路的设计
3、焊盘走线要添加泪滴，以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱。
4、smd焊盘上不能布过孔，过孔与焊盘应保持0.2mm的间距
5、数控铣外层的元素与板边最小安全间距0.25mm，v-cut安全距离见下表：
6、线路铺铜：
整个设计布线完毕后，尽量对未布线的空白区域进行铺铜处理，以增加电路的抗干扰力。画出灌铜区域外框，选择灌注方式，将地网络与铜皮相连。但铜皮与焊盘、线最好8mil以上间距。
外层铜分布均匀可以使得电镀时电流分布均匀，镀层厚度也均匀，方便生产加工，利于产品可靠性。如阻抗板利于阻抗的最终效果。
下图为不建议设计：
阻焊设计
1）过孔处理方式：覆盖 不覆盖 覆盖塞孔 部分塞孔
通常设计时，过孔处理方式为覆盖塞孔，但是最好不要把需要塞的过孔放置于开窗的焊盘上，为避免冒油，导致可焊性异常，此类孔作覆盖不塞孔处理。
2）绿油桥：
为防止焊料桥接导致短路，通常需要保留绿油桥。当ic焊盘间距<8mil时无法保留绿油桥。杂色油墨需要保留绿油桥时ic焊盘间距≥9mil。不能保证绿油桥时按照通窗处理。
3）过孔塞孔的最大孔径为0.6mm，建议需要塞孔的过孔孔径设计在0.6mm以内，最佳为0.3-0.4mm。如为了保证良好的导通可以同网络多放置几个孔。塞孔是防范过孔发黄的最好方法。
4）bga区的过孔在没有特殊要求的情况下是以塞孔的方式处理，如需要设计测试点，建议在字符层用位号标识。沟通中常用术语解释：阻焊开窗（即焊盘露铜），开窗露铜/线。
字符设计
字符层设计的位号是为了贴装和维修方便。
字符线宽与字高的最佳比例是1:8，最低保证在1：6。我司最小的线宽要求为4.5mil，字高建议设计在30mil以上。
字符框设计时建议距离所示焊盘有6mil以上的距离，可以确保标识清晰准确。
字符的字体尽量设计正楷字。
位号不建议设计在焊盘与器件之上，应与焊盘相隔6mil以上。
位号尽量不要设计在走线或铜与基材交接区域，会由于字符油墨下油不均导致字符不清
pcb外形设计
1、形状设计
a、印制板的外形应尽量简单，一般为矩形，长宽比为3：2或4：3，其尺寸应尽量靠标准系列的尺寸，以便简化加工工艺，降低加工成本。
b、板面不要设计得过大，以免在回流焊时引起变形。
2、pcb外形和尺寸是由贴装机的pcb传输方式、贴装范围决定。
a、当pcb定位在贴装工作台上，通过工作台传输pcb时，对pcb的外形没有特殊要求；
b、当直接采用导轨传输pcb时，pcb外形必须是笔直的。如果是异形pcb，必须设计工艺边使pcb的外形成直线。
pcb多pcs拼接的设计
1、当pcb尺寸小于最小贴装尺寸（<50mm×50mm ）时必须采用拼板的方式，异形板也需拼板。
2、拼板可以提高生产效率，双面全表面贴装，并且不采用波峰焊工艺时，可采用双数拼板、正反面各半、两面图形完全相同的设计，这种设计可以采用同一块模板、节省编程、生产准备时间、提高生产效率和设备利用率。
3、拼板设计要求：
a、拼板的尺寸不可太大，也不可太小，应以制造、装配、和测试过程中方便为原则，不产生较大变形为宜。根据pcb厚度确定。(1mm厚度的pcb最大拼板尺寸200mm×150mm)
b、拼板的工艺边一般为5-10mm，添加定位孔。
c、mark点加在每块小板的对角上，一般为二个（一点也可以
d、定位孔加在工艺边上，其距离为距各边5mm。
e、工艺边上可以添加不对称的3-4个定位孔。
f、拼板中各块pcb之间的互连方式有v-cut和邮票孔连接两种方式。要求既能一定的机械强度，又便于贴装后的分离。
邮票孔连接的设计
v-cut的设计
工艺边与单元板之间无间距或者桥接的宽度较小，我们采用v-cut处理。
v-cut刀有几种：20°、30°、45°、60°，最常用的为30° 。
v-cut余厚:
板厚<1.6mm残留厚度0.3+/-0.1mm,
板厚≥1.6mm残留厚度0.4+/-0.1mm.
半孔板v-cut时为不伤及半孔， v-cut将会往外偏移0.1mm。
内层v-cut叠边参考外层v-cut安全间距。
工艺边的设计
1、工艺边上一般设计3-4个大小为2.0-4.0mm的定位孔，3-4个1.0mm 的光学点，并设计保护环，不对称排布，以方便后续加工和测试。
2、为保证内层层压均匀，建议工艺边内层填铜。
3、为方便外层线路加工，平衡电流，建议外层铺铜
4、工艺边上填铜可以增加板的刚性，有益与板翘曲度的控制。
5、以上铺铜均避开定位孔和光学点。
阻抗控制四要素：
1、线宽/线距 与阻抗值成反比
2、铜厚与阻抗值成反比
3、介质厚度与阻抗值成正比
4、介电常数与阻抗值成反比
单端信号线的损耗和线宽
左图所示的微带线，保持阻抗为50ω，右图中红色的线宽为6mil，蓝色线宽为5mil。6mil的线宽比5mil损耗要小一些。
差分信号线的损耗和线宽
左图所示的微带线，保持阻抗为100ω，右图中蓝色的线宽为8mil，红色线宽为5mil，绿色线宽为4mil。线宽越宽，损耗要小一些。
pcb热设计要求
高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置
pcb 在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。
较高的元件应考虑放于出风口，且不阻挡风路
散热器的放置应考虑利于对流
温度敏感器械件应考虑远离热源。
对于自身温升高于30℃的热源，一般要求：
a、在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源，距离要求大于或等于2.5mm；
b、自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源，距离要求大于或等于 4.0mm。
若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内。
焊盘设计：
为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，对于需过5a以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘，如图所示：
设计时必须考虑热容量相当，避免产生应力导致的虚焊。大铜皮上的焊盘采用梅花焊盘连接，减少热量散失的速度。
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pcb材料选择
常规板料如下：
pcb厚度的设计
1、一般贴装机允许的板厚：0.5~5mm。
2、pcb厚度一般在0.5~2mm范围内。
3、只装配集成电路、小功率晶体管、电阻、电容等小功率元器件，在没有较强的负荷振动条件下，使用厚度为1．6mm、板的尺寸在500mm×500mm之内；
4、有负荷振动条件下，要根据振动条件采取缩小板的尺寸或加固和增加支撑点的办法，仍可使用1.6mm的板；
5、板面较大或无法支撑时，可以考虑将板厚加大，应选择2~3mm厚的板。
6、当层次较高时，必须保证每层介质厚度的满足其他各方面要求（如耐压要求
7、当pcb尺寸小于最小贴装尺寸时，必须采用拼板方式。
层压结构的设计
在层压结构的设计方面，我们致力于满足客户需求的层压结构进行设计和生产，基础设计原则如下：
客户有指定结构时，须按客户要求设计。
客户有阻抗要求时，必须使用满足客户的层压结构。
客户没有指定结构时，设计原则为：介质层厚度、压合厚度符合客户要求。
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最小介质厚度：0.06mm
尽量使用单张pp结构
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protel 系列软件设计的pcb文件中都有一个介质厚度要求的说明，如右图，如不做特殊设置得出的层压结构是介质均等的。则芯板厚度变小，pp数量加大，成本增加。如无要求建议加工要求中说明。
内层图形设计
各层图形铜尽量分布均匀，防止翘曲
层间图形结构尽量分布较均匀，层排序也考虑对称，如右图(g代表电地层，s代表信号层
内层孔到线的距离尽量加大，层次越高，距离越大。（4层板保证在7mil以上，6-8层保证8mil以上）
层次越高，内层孔到铜的距离越大，一般10mil以上，提高可靠性。
孔密集区域，线尽量布置在两孔的正中间。
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钻孔的设计
1) 机械安装孔
如果不是用于接地,安装孔内壁不允许有电镀层。
如果需要接地，建议在安装孔周围设计“卫兵孔”。
2) 元件孔
金属化的孔径比引线直径大0.2~0.3mm。这样有利于波峰焊的
焊锡往上爬，同时利于排气，如果孔太小，气体跑不出来，会夹杂在焊锡里。孔太大元件偏斜。
3)导通孔（通孔、埋 孔、盲孔）
选孔原则：尽量用通孔，其次用埋孔，最后选盲孔。盲埋孔设计时尽量不要交叉。
4）厚径比：孔与板厚比值
优选：1:8以下，1：8以上时加工难度大。
5）采用回流焊工艺时导通孔设置
a、一般导通孔直径不小于0.3mm；最小孔径与板厚度的比不小于1：8，过小的比例在金属化孔时，工艺难度加大成本上升。
b、不能把导通孔直接设置在焊盘上、焊盘的延长部分和焊盘角上。
c、导通孔和焊盘之间应有一段涂有阻焊膜的细线相连，细线的长度应大于0.5mm，宽度大于0.1mm。
6) 最小孔径0.2mm，能使用大孔尽量使用,孔边到孔孔边间距大于12mil,过孔尽量不要打在需要焊接的焊盘上。
7) 孔径公差控制范围：
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压接孔孔径公差可以控制在±0.05mm。
pth可以控制孔径公差±0.08mm.
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8) 孔位公差±0.075mm
9) 孔铜要求：ipc ⅲ级标准控制
孔铜平均25um，单点大于20um。
线宽载流量对比表
①用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。
②在pcb设计加工中，常用oz（盎司）作为铜皮厚度的单位，1 oz铜厚的定义为 1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为35um；2oz铜厚为70um。
③电路工作电压：线间距的设置应考虑其介电强度。
外层线路的设计
3、焊盘走线要添加泪滴，以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱。
4、smd焊盘上不能布过孔，过孔与焊盘应保持0.2mm的间距
5、数控铣外层的元素与板边最小安全间距0.25mm，v-cut安全距离见下表：
6、线路铺铜：
整个设计布线完毕后，尽量对未布线的空白区域进行铺铜处理，以增加电路的抗干扰力。画出灌铜区域外框，选择灌注方式，将地网络与铜皮相连。但铜皮与焊盘、线最好8mil以上间距。
外层铜分布均匀可以使得电镀时电流分布均匀，镀层厚度也均匀，方便生产加工，利于产品可靠性。如阻抗板利于阻抗的最终效果。
下图为不建议设计：
阻焊设计
1）过孔处理方式：覆盖 不覆盖 覆盖塞孔 部分塞孔
通常设计时，过孔处理方式为覆盖塞孔，但是最好不要把需要塞的过孔放置于开窗的焊盘上，为避免冒油，导致可焊性异常，此类孔作覆盖不塞孔处理。
2）绿油桥：
为防止焊料桥接导致短路，通常需要保留绿油桥。当ic焊盘间距<8mil时无法保留绿油桥。杂色油墨需要保留绿油桥时ic焊盘间距≥9mil。不能保证绿油桥时按照通窗处理。
3）过孔塞孔的最大孔径为0.6mm，建议需要塞孔的过孔孔径设计在0.6mm以内，最佳为0.3-0.4mm。如为了保证良好的导通可以同网络多放置几个孔。塞孔是防范过孔发黄的最好方法。
4）bga区的过孔在没有特殊要求的情况下是以塞孔的方式处理，如需要设计测试点，建议在字符层用位号标识。沟通中常用术语解释：阻焊开窗（即焊盘露铜），开窗露铜/线。
字符设计
字符层设计的位号是为了贴装和维修方便。
字符线宽与字高的最佳比例是1:8，最低保证在1：6。我司最小的线宽要求为4.5mil，字高建议设计在30mil以上。
字符框设计时建议距离所示焊盘有6mil以上的距离，可以确保标识清晰准确。
字符的字体尽量设计正楷字。
位号不建议设计在焊盘与器件之上，应与焊盘相隔6mil以上。
位号尽量不要设计在走线或铜与基材交接区域，会由于字符油墨下油不均导致字符不清
pcb外形设计
1、形状设计
a、印制板的外形应尽量简单，一般为矩形，长宽比为3：2或4：3，其尺寸应尽量靠标准系列的尺寸，以便简化加工工艺，降低加工成本。
b、板面不要设计得过大，以免在回流焊时引起变形。
2、pcb外形和尺寸是由贴装机的pcb传输方式、贴装范围决定。
a、当pcb定位在贴装工作台上，通过工作台传输pcb时，对pcb的外形没有特殊要求；
b、当直接采用导轨传输pcb时，pcb外形必须是笔直的。如果是异形pcb，必须设计工艺边使pcb的外形成直线。
pcb多pcs拼接的设计
1、当pcb尺寸小于最小贴装尺寸（<50mm×50mm ）时必须采用拼板的方式，异形板也需拼板。
2、拼板可以提高生产效率，双面全表面贴装，并且不采用波峰焊工艺时，可采用双数拼板、正反面各半、两面图形完全相同的设计，这种设计可以采用同一块模板、节省编程、生产准备时间、提高生产效率和设备利用率。
3、拼板设计要求：
a、拼板的尺寸不可太大，也不可太小，应以制造、装配、和测试过程中方便为原则，不产生较大变形为宜。根据pcb厚度确定。(1mm厚度的pcb最大拼板尺寸200mm×150mm)
b、拼板的工艺边一般为5-10mm，添加定位孔。
c、mark点加在每块小板的对角上，一般为二个（一点也可以
d、定位孔加在工艺边上，其距离为距各边5mm。
e、工艺边上可以添加不对称的3-4个定位孔。
f、拼板中各块pcb之间的互连方式有v-cut和邮票孔连接两种方式。要求既能一定的机械强度，又便于贴装后的分离。
邮票孔连接的设计
v-cut的设计
工艺边与单元板之间无间距或者桥接的宽度较小，我们采用v-cut处理。
v-cut刀有几种：20°、30°、45°、60°，最常用的为30° 。
v-cut余厚:
板厚<1.6mm残留厚度0.3+/-0.1mm,
板厚≥1.6mm残留厚度0.4+/-0.1mm.
半孔板v-cut时为不伤及半孔， v-cut将会往外偏移0.1mm。
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1、工艺边上一般设计3-4个大小为2.0-4.0mm的定位孔，3-4个1.0mm 的光学点，并设计保护环，不对称排布，以方便后续加工和测试。
2、为保证内层层压均匀，建议工艺边内层填铜。
3、为方便外层线路加工，平衡电流，建议外层铺铜
4、工艺边上填铜可以增加板的刚性，有益与板翘曲度的控制。
5、以上铺铜均避开定位孔和光学点。
阻抗控制四要素：
1、线宽/线距 与阻抗值成反比
2、铜厚与阻抗值成反比
3、介质厚度与阻抗值成正比
4、介电常数与阻抗值成反比
单端信号线的损耗和线宽
左图所示的微带线，保持阻抗为50ω，右图中红色的线宽为6mil，蓝色线宽为5mil。6mil的线宽比5mil损耗要小一些。
差分信号线的损耗和线宽
左图所示的微带线，保持阻抗为100ω，右图中蓝色的线宽为8mil，红色线宽为5mil，绿色线宽为4mil。线宽越宽，损耗要小一些。
pcb热设计要求
高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置
pcb 在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。
较高的元件应考虑放于出风口，且不阻挡风路
散热器的放置应考虑利于对流
温度敏感器械件应考虑远离热源。
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a、在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源，距离要求大于或等于2.5mm；
b、自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源，距离要求大于或等于 4.0mm。
若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内。
焊盘设计：
为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，对于需过5a以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘，如图所示：
设计时必须考虑热容量相当，避免产生应力导致的虚焊。大铜皮上的焊盘采用梅花焊盘连接，减少热量散失的速度。
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