PCB常用工艺

kiygb · 发表于 2021-11-2 16:17

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接着上节，聊了PCB的叠层，过孔，阻抗，这次稍微总结一下PCB常用工艺，不要小看一个工艺，比如像在某H公司，PCB工艺都是一个专门的部门。对于Layout工程师画的PCB，线到孔的距离有没有超过最小的距离要求啊？这个厚度的板子，用的过孔的孔径有没有太小以至于不满足加工厚径比啊？拼板拼出来板材利用率高不高啊？背钻深度有没有问题啊等等。PCB设计是Layout工程师的事情，但是画出来的PCB是不是都符合实际加工要求，那就是工艺的范畴了。真的把工艺上的规范整理出来估计整理个百页不成问题。我们就聊下刚开始设计PCB时候常用到的PCB工艺吧。工程上很多时候更喜欢实用主义。

板材：在设计PCB的时候，第一个要考虑的可能就是要选用什么板材了，常用的板材如下图所示，最熟悉的的应该就是FR-4了，当然它也分low/middle/high Tg的，就是能够承受的最大玻璃化温度。或者简单说就是板材的最大额定工作温度。一般都选择High-Tg多一点（170°左右）。

图1 PCB板材分类

板材主要是按照Dk/Df来进行分类的，Dk是相对介电常数，Df是损耗因子。Df越低则板材的介质损耗就越低，价格越贵。就如上面图所示，Df在0.02,0.015,0.008,0.004这几个数值上分了几档。我们常用的FR-4的材料损耗排名最大，不过FR-4是统称，具体可能不同厂家的名字不同，比如TU662,IT158。不过一般只需要告诉PCB厂家需要FR-4即可，具体哪家由PCB厂家决定即可。

中度损耗的比较常用的比如Megtron4（松下）,TU872LK（台耀）。这需要跟厂家明确你需要用M4还是TU872，因为一来他们虽然是同一级别的板材，但是会有细微差别，并且一般需要提前备料，会有一定的预定交期。再高一级的低损耗板材就是Megtron6或者TU883等，这类用在包含有10Gbps以上的高速信号的情况下比较多。

表面处理方式：你可能看到过有的PCB做出来焊盘是银白色，有的是金色。这个就是表面处理，PCB在制作的最后阶段需要对表面的焊盘做一次表面处理，增加焊接性和防氧化。常用的比如OSP，ENIG。我们现在用的比较多的是ENIG(化学镍金)。这种方式虽然价格比OSP（有机氧化物保护膜）贵，但是防氧化能力远比OSP强，易于PCB裸板的保存。PCB做出来放那放3个多月，再去贴片都不会有什么焊盘氧化问题。另外就是无Pb处理，大部分PCB都会做成无铅的环保工艺，虽然无铅焊接相比于有铅的会有点不太粘锡，不过好在环保。

盘中孔：有时候PCB面积有限，如果把FANOUT过孔直接打在焊盘上，会节省很多面积。这就叫做盘中孔，当然现在来说盘中孔已经不算什么复杂工艺了，有盘中孔工艺和不做盘中孔工艺的，每平方米的PCB也就贵个3,4百左右吧。但是带来的好处是显而易见的。

背钻：在高速信号的设计上，由于stub桩线的存在会引起很大的信号反射和插损，常常会把多余的一段过孔背钻掉。就像下面图2一样，用钻头把过孔多余的内部镀铜磨掉。这个也是一种特殊工艺。

图2 背钻

阻焊开窗：在一些比如带有功率MOSFET的板子上，常常会看到MOSFET的footprint在PCB的另一面会有块亮铜，这个就是阻焊开窗，如下图3。本来另一面应该是被绿油覆盖住的，把这一块的绿油开一个窗口出来，把下面的铜亮出来，是为了让MOSFET的热量通过过孔和PCB传到PCB的另一面去。有的时候甚至还会在亮铜上在附加一个散热器，增强散热。关于为什么要往PCB的另一个面散热，我们等到聊到散热设计的时候再聊吧。