pcb设计时有哪一些问题不能忽略

随着PCB行业的发展越好越好，越来越多的工程技术人员加入PCB的设计和PCB制造中来，但由于PCB制造涉及的领域较广泛，且相当一部分PCB设计工程人员(Layout人员)没有从事或参与过PCB的生产制造过程，导致在设计过程中偏重考虑电气性能及产品功能等方面的内容，但下游PCB加工厂在接到订单，实际生产过程中，有很多问题由于设计没有考虑造成产品加工困难，加工周期延长或存在产品隐患。

为便于表达，从开料、钻孔、线路、阻焊、字符、表面处理及成形七个方面分析：

一. 开料主要考虑板厚及铜厚问题：

板料厚度大于0.8MM的板，标准系列为：1.0 1.2 1.6 2.0 3.2 MM，板料厚度小于0.8MM不算标准系列，厚度可以根据需要而定，但经常用到的厚度有：0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.6MM，这此材料主要用于多层板的内层。

内层制作时，可以通过半固化片(PP)的厚度及结构配置调整层压后的厚度，芯板的选择范围可灵活一些，例如成品板厚要求1.6mm，板材(芯板)的选择可以是1.2MM也可以是1.0MM，只要层压出来的板厚控制在一定范围内，即可满足成品板厚要求。

PCB外层设计时板厚选择注意，生产加工需要增加镀铜厚度、阻焊厚度、表面处理(喷锡，镀金等)厚度及字符、碳油等厚度，实际生产板金板将偏厚0.05-0.1MM，锡板将偏厚0.075-0.15MM。例如设计时成品要求板厚2.0 mm时，正常选用2.0mm板料开料时，考虑到板材公差及加工公差，成品板厚将达到2.1-2.3mm之间，如果设计一定要求成品板厚不可大于2.0mm时，板材应选择为1.9mm非常规板料制作，PCB加工厂需要从板材生产商临时订购，交货周期就会变得很长。

另外就是PCB板厚公差问题，PCB设计人员在考虑产品装配公差的同时要考虑PCB加工后板厚公差，影响成品公差主要是三个方面，板材来料公差、层压公差及外层加厚公差。现提供几种常规板材公差供参考：(0.8-1.0)±0.1 (1.2-1.6)±0.13 2.0±0.18 3.0±0.23 层压公差根据不同层数及板厚，公差控制在±(0.05-0.1)MM 之间。特别是有板边缘连接器的板(如印制插头)，需要根据与连接器匹配的要求确定板的厚度和公差。

PCB表面铜厚问题，由于孔铜需要通过化学沉铜及电镀铜完成，如果不做特殊处理，在加厚孔铜时表面铜厚会随着一起加厚。根据IPC-A-600G标准，最小铜镀层厚度，1、2级为20um ，3级为25um。因此在线路板制作时，如果铜厚要求1OZ(最小30.9um)铜厚时，开料有时会根据线宽/线距选择HOZ(最小15.4um)开料，除去2-3um的允许公差，最小可达33.4um，如果选择1OZ开料，成品铜厚最小将达到47.9um。其它铜厚计算可依次类推。

二. PCB板钻孔主要考虑孔径大小公差、钻孔的预大，孔到板边线边、非金属化孔的处理问题及定位孔的设计：

目前机械钻孔最小的加工钻嘴为0.2mm，但由于孔壁铜厚及保护层厚，生产时需要将设计孔径加大制作，喷锡板需要加大0.15mm 金板需要加大0.1mm，这里的关键问题是，如果孔径加大以后，此类孔到线路、铜皮的距离是否达到加工要求?本来设计的线路焊盘的焊环够不够?例如，设计时过孔孔径为0.2mm，焊盘直径为0.35mm，理论计算可知，焊环单边有0.075mm是完全可以加工的，但按锡板加大钻嘴后生产，就已经没有焊环了。如果焊盘由于间距问题，CAM工程人员无法再加大的话，此板就无法加工生产。

孔径公差问题：目前国内钻机大部分钻孔公差控制在±0.05mm，再加上孔内镀层厚度的公差，金属化孔公差控制在±0.075mm，非金属化孔公差控制在±0.05mm。

另外容易忽略的一个问题是钻孔到多层板内层铜皮或线的隔离距离，由于钻孔定位公差为±0.075mm，层压时内层压板后图形伸缩变形有±0.1mm的公差变化。因此设计时孔边到线或铜皮的距离4层板保证在0.15mm以上，6层或8层板保证在0.2mm以上的隔离才可方便于生产。

非金属化孔制作常见有以下三种方式，干膜封孔或胶粒塞孔，使孔内镀上的铜因为无蚀阻保护，可在蚀刻时除去孔壁铜层。注意干膜封孔，孔径不可大于6.0mm，胶粒塞孔不可小于11.5mm。另外就是采用二次钻孔制作非金属化孔。不管采取何种方式制作，非金属化孔周围必须保证0.2mm范围内无铜皮。

定位孔的设计往往也是容易忽略的一个问题，线路板加工过程中，测试，外形冲板或电铣均需要使用大于1.5mm的孔做为板固定的定位孔。设计时需考虑尽量成三角形将孔分布于线路板三个角上。

三. 阻焊制作比较麻烦的就是过电孔上的阻焊处理方式上面：

由于过电孔除了导电功能外，很多PCB设计工程师会将它设计成装配元件后的成品在线测试点，甚至极少数还设计成元件插件孔。常规过孔设计时为防止焊接时沾锡会设计成盖油，如果做测试点或插件孔则必须开窗。

但喷锡板过孔盖油极易造成孔内藏锡珠，因此相当部分产品设计成过孔塞油，为便于封装BGA位置也是按塞油处理。但当孔径大于0.6mm时，会增加塞油难度(塞不饱满)，因此也有将喷锡板设计成开比孔径大单边0.065mm的半开窗形式，孔壁及孔边0.065mm范围内喷上锡。

四. 线路制作主要考虑线路蚀刻造成的影响：

由于侧蚀的影响，生产加工时考虑铜厚及不同加工工艺，需要对线路进行一定预粗，喷锡和沉金板HOZ铜常规补偿0.025mm，1OZ铜厚常规补偿0.05-0.075mm,线宽/线距生产加工能力常规0.075/0.075mm。因此在设计时在考虑最线宽/线距布线时需要考虑生产时的补偿问题。

镀金板由于蚀刻后不需要退除线路上面的镀金层，线条宽度没有减小，因此不需要补偿。但需注意由于侧蚀仍然存在，因此金层下面铜皮线宽会小于金层线宽，如果铜厚过厚或蚀刻过量极易造成金面塌陷，从而导致焊接不良的现象发生。

对于有特性阻抗要求的线路，其线宽/线距要求会更加严格。

五. PCB的表面涂(镀)层对设计的影响：

目前应用比较广泛的常规表面处理方式有 OSP 镀金 沉金 喷锡我们可以从成本、可焊性，耐磨性、耐氧化性和生产制作工艺不同，钻孔及线路修改等几个方面比较各自优缺点。

OSP工艺：成本低，导电性和平整性较好，但耐氧化性差，不利于保存。钻孔补偿常规按0.1mm制作，HOZ铜厚线宽补偿0.025mm。考虑到极易氧化和沾染灰尘，OSP工序加工放在成形清洗以后完成，当单片尺寸小于80MM时须考虑拼连片形式交货。