多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)v1.0

..多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)_____________________________________________________________________________________修訂信息表版本修訂人修訂時(shí)間修訂內(nèi)容目錄TOC\o"1-3"\h\z\t"標(biāo)題4,4"前言41.目的52.適用范圍53.引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料54.名詞解釋55.規(guī)范簡(jiǎn)介56.規(guī)范內(nèi)容56.1含電磁繞組〔磁芯粘結(jié)工藝的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)56.1.1設(shè)計(jì)原則56.1.2確定表面處理工藝56.1.3確定PCB板厚56.1.4確定變壓器原副邊繞組的層分配方式66.1.5確定電感的繞組方式66.1.6選擇電流密度66.1.7確定變壓器和電感繞組打孔數(shù)66.1.8變壓器原副邊走線66.1.9繞組寬度確定66.1.10原副邊銅皮疊層處理〔平面貼片變壓器除外66.1.11絕緣距離要求66.1.12同一網(wǎng)絡(luò)過(guò)孔孔邊間距的設(shè)計(jì)要求76.2平面貼片變壓器的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)76.2.1主板上的磁芯開(kāi)槽尺寸設(shè)計(jì)76.2.2側(cè)面鍍銅的焊盤(pán)尺寸和焊盤(pán)間距要求76.2.3過(guò)孔離開(kāi)表貼焊盤(pán)的距離要求76.3其他要求76.3.1銅箔覆蓋率76.3.2鋼網(wǎng)開(kāi)口設(shè)計(jì)86.3.3拼板方式的選擇8前言本規(guī)范由公司研發(fā)部發(fā)布實(shí)施,適用于PCB的設(shè)計(jì)活動(dòng)。目的在產(chǎn)品的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,指導(dǎo)PCB的設(shè)計(jì),降低加工成本,降低廠家加工難度,提高成品率,縮短加工周期,提高可靠性,在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)產(chǎn)品的成本和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。適用范圍本指導(dǎo)書(shū)適用于公司所有的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)。本指導(dǎo)書(shū)由公司研發(fā)部電子工藝部主管或其授權(quán)人員,負(fù)責(zé)解釋、維護(hù)、發(fā)布,研發(fā)部QA負(fù)責(zé)監(jiān)督執(zhí)行。引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料TS-M0E04001PCB電流密度設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)TS-S0E0102003PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范名詞解釋導(dǎo)通孔<Via>：一種用于內(nèi)層連接的金屬化孔,但其中并不用于插入元件引線或其它增強(qiáng)材料。過(guò)孔<Throughvia>：從印制板的一個(gè)表層延展到另一個(gè)表層的導(dǎo)通孔。銅箔厚度〔Copperthickness：在PCB設(shè)計(jì)加工中,常用盎司<oz>作為銅箔厚度的單位,1oz銅厚的定義為1平方英尺面積內(nèi)銅箔的重量為1盎司,對(duì)應(yīng)的物理厚度為35um；2oz銅厚為70um,以此類(lèi)推。規(guī)范簡(jiǎn)介本指導(dǎo)書(shū)主要依據(jù)外協(xié)廠PCB制造能力以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)時(shí)降低加工成本,降低廠家加工難度,提高成品率,縮短加工周期,提高可靠性。規(guī)范內(nèi)容含電磁繞組〔磁芯粘結(jié)工藝的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)6.1.1設(shè)計(jì)原則在滿足散熱要求和電流密度要求的前提下,盡量降低線路銅厚和孔壁厚度,盡量采用全通孔的設(shè)計(jì)方式：表層銅皮不超過(guò)2OZ,內(nèi)層銅皮推薦使用4OZ,不能超過(guò)5OZ?？妆阢~厚推薦使用35um,不能超過(guò)50um。盡量不要采用埋盲孔設(shè)計(jì),推薦采用全通孔的設(shè)計(jì)方式。如果需要采用埋盲孔,那么埋盲孔只能分布在孤立芯板上,不允許使用貫通超過(guò)兩層的埋盲孔。6.1.2確定表面處理工藝由于熱風(fēng)整平時(shí)錫的溫度很高,瞬間的溫度沖擊非常大,對(duì)PCB的外層和次外層之間的絕緣層的傷害比較大,所以對(duì)厚銅箔多層PCB〔變壓器電感PCB除外,推薦使用ENIG<化學(xué)鎳金>的表面處理方式。6.1.3確定PCB板厚根據(jù)PCB制成能力規(guī)范要求和PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范確定板厚。6.1.4確定變壓器原副邊繞組的層分配方式一般為原邊和副邊繞組交錯(cuò)夾繞,具體分配必須由電氣工程師確定。為便于絕緣,表面兩層必須為同屬原邊或同屬副邊。6.1.5確定電感的繞組方式設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用串繞方式,減少每層匝數(shù),以減小空間浪費(fèi),盡量避免出現(xiàn)半匝問(wèn)題。選擇電流密度對(duì)于工作條件相對(duì)比較理想的,比如說(shuō)制成板自帶散熱器的,銅皮的電流密度選擇不能超過(guò)35A/mm2,對(duì)于工作條件相對(duì)比較惡劣的,銅皮的電流密度選擇不能超過(guò)25A/mm2；過(guò)孔的對(duì)流密度不是特別敏感,只要不超過(guò)50A/mm2；在MOS功率管等特別熱的器件焊盤(pán)和銅皮上,則應(yīng)盡可能的多放幾個(gè)過(guò)孔,有利于功率管等高熱器件的散熱。具體電流密度選擇參見(jiàn)TS-M0E04001《PCB電流密度設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》。確定變壓器和電感繞組打孔數(shù)由于PCB面積有限,打孔數(shù)推薦為1-3個(gè)孔,孔徑優(yōu)先選用20/35mil,32/50mil。6.1.8變壓器原副邊走線變壓器磁芯一般看做原邊〔當(dāng)然也可以看成副邊,副邊通孔距離原邊需要滿足安規(guī)要求,但是在內(nèi)層,由于原副邊距離要求很寬,設(shè)計(jì)時(shí)副邊過(guò)孔和磁芯槽之間通?？梢宰咭辉牙@組,以節(jié)省空間,如下圖所示；繞組寬度確定根據(jù)電流密度,磁芯窗口,安規(guī)距離確定變壓器繞組和電感繞組所占的寬度,以確定變壓器電感的相對(duì)位置。原副邊銅皮疊層處理〔平面貼片變壓器除外因?yàn)殂~厚的特殊原因,厚銅產(chǎn)品層與層之間的應(yīng)力相對(duì)比較大,如果層與層之間的原副邊銅皮疊層方式處理不好,有可能會(huì)因?yàn)閼?yīng)力問(wèn)題而造成層間原副邊絕緣層被擊穿的現(xiàn)象。為了避免這種情況,在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循下面的規(guī)則：外層和次外層之間原副邊之間的銅皮不允許疊在一起,需要錯(cuò)開(kāi)最少0.5mm。內(nèi)層的層與層之間,原副邊銅皮盡量不要疊在一起,錯(cuò)開(kāi)至少0.5mm,如果設(shè)計(jì)上必須疊在一起,那么重疊部分的寬度必須≥2mm。6.1.11絕緣距離要求考慮到銑槽時(shí)和長(zhǎng)期存儲(chǔ)后,因?yàn)閼?yīng)力問(wèn)題對(duì)磁芯銑槽邊的絕緣強(qiáng)度會(huì)有影響,若是基本絕緣,設(shè)計(jì)時(shí)銅皮走線距離變壓器磁芯槽要做到0.5mm,距離電感磁芯距離要做到0.4mm。如果板上有接地孔,走線距離接地孔邊緣距離要做到1mm。以上都是內(nèi)層,外層按照正常安規(guī)距離要求。6.1.12同一網(wǎng)絡(luò)過(guò)孔孔邊間距的設(shè)計(jì)要求若同一網(wǎng)絡(luò)中為了增加過(guò)孔的過(guò)電流能力,需要將過(guò)孔放的很近的,那么過(guò)孔孔壁之間的最小距離一定要滿足要求,過(guò)孔與過(guò)孔的孔壁間的最小間距必須≥12mil。〔因?yàn)榧庸r(shí)一般需要鉆一個(gè)比實(shí)際尺寸大4mil的孔,而孔的定位偏差是3mil,再加2mil的裕量,所以為2×2＋2×3＋2＝12mil。平面貼片變壓器的多層厚銅箔PCB設(shè)計(jì)6.2.1主板上的磁芯開(kāi)槽尺寸設(shè)計(jì)如果變壓器和電感等是做成平面貼片型的,那么在主板上開(kāi)磁芯槽時(shí),就要考慮應(yīng)該采用機(jī)器貼片的方式。推薦：槽的設(shè)計(jì)尺寸≥磁芯的最大尺寸＋0.15＋0.3〔其中0.3是設(shè)計(jì)裕量。若有特殊公差要求,則需按實(shí)際計(jì)算為準(zhǔn)。側(cè)面鍍銅的焊盤(pán)尺寸和焊盤(pán)間距要求對(duì)于需要進(jìn)行側(cè)面鍍銅的平面變壓器和電感,在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意側(cè)面焊盤(pán)的最小設(shè)計(jì)尺寸和焊盤(pán)間距；如下圖所示意：最小設(shè)計(jì)焊盤(pán)尺寸1.5mm,最小焊盤(pán)間距1.3mm。6.2.3過(guò)孔離開(kāi)表貼焊盤(pán)的距離要求對(duì)于平面貼片變壓器或者是電感,因?yàn)樽儔浩鲝S家有一道浸錫的工序,為了在PCBA加工時(shí)不出現(xiàn)冒錫珠的問(wèn)題,就要在設(shè)計(jì)時(shí)控制過(guò)孔離開(kāi)焊盤(pán)的距離,保證變壓器廠家在浸錫時(shí)錫不進(jìn)入過(guò)孔,在PCBA回流焊接時(shí)也不出現(xiàn)冒錫珠的問(wèn)題；如圖3.2所示。對(duì)于平面貼片變壓器或者是電感,過(guò)孔不允許打在表貼焊盤(pán)上,過(guò)孔邊緣離開(kāi)表貼焊盤(pán)的間距≥2.5mm,過(guò)孔散熱主要依靠與其相連的銅箔,對(duì)應(yīng)銅箔散熱面積對(duì)過(guò)孔載流能力影響很大。其他要求6.3.1銅箔覆蓋率為了滿足可加工性,每層的銅皮覆蓋率盡量高。為了在PCB加工時(shí)更好的控制PCB厚度,提高絕緣可靠性,在滿足安規(guī)要求的前提下,內(nèi)層的銅皮覆蓋率盡量高。鋼網(wǎng)開(kāi)口設(shè)計(jì)若采用的是低成本的平面貼片變壓器方式,考慮貼片變壓器和電感焊盤(pán)鋼網(wǎng)開(kāi)口設(shè)計(jì)。為了避免在回流焊接時(shí)