PCB線路設(shè)計(jì)指南：電子工程師必備知識(shí)解析

設(shè)計(jì)優(yōu)秀的PCB不僅要有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，而且還需要對(duì)PCB工藝有深刻的理解。線路設(shè)計(jì)作為PCB設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)，需要兼顧設(shè)計(jì)的電氣性能和工藝可制造性。如果忽視了制造工藝的限制，可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)難以生產(chǎn)，甚至增加不必要的成本。

線路加工參數(shù)與生產(chǎn)的關(guān)系

PCB設(shè)計(jì)中的線寬和線距參數(shù)與制造工藝密切相關(guān)。PCB成品銅箔越厚，要求的線寬、線距就越大。為什么呢？這與生產(chǎn)過(guò)程中的側(cè)蝕現(xiàn)象有關(guān)。

在蝕刻過(guò)程中，線路側(cè)面的銅箔會(huì)受到藥水侵蝕，即產(chǎn)生側(cè)蝕。任何一條導(dǎo)線經(jīng)過(guò)蝕刻后都會(huì)出現(xiàn)側(cè)蝕現(xiàn)象。

如果銅箔越厚，蝕刻的時(shí)間越長(zhǎng)，側(cè)蝕量就會(huì)越大。如果線路的寬度過(guò)窄，甚至低于極限參數(shù)，可能導(dǎo)致線路被完全蝕刻掉。

因此，了解PCB制造商的生產(chǎn)工藝參數(shù)，從而選擇合適的線寬、線距參數(shù)，可以提高PCB設(shè)計(jì)的可制造性和可靠性。

以嘉立創(chuàng)為例，它如今可以生產(chǎn)6到32層的高多層板，其自研超高層工藝和盤中孔工藝，最小線寬、線距可達(dá)0.0762mm，最小孔徑0.15mm，且支持超600種層壓結(jié)構(gòu)。這些先進(jìn)的制造能力讓電子工程師在設(shè)計(jì)復(fù)雜線路時(shí)，有了更大的空間和靈活性。

嘉立創(chuàng)PCB最小線寬、線距工藝參數(shù)如下圖所示：

為什么要鋪銅？

從成本角度出發(fā)，少鋪銅，豈不是電鍍面積更小，成本更低？這應(yīng)該是不少電子工程師心中曾有的疑問(wèn)。

在PCB設(shè)計(jì)中，鋪銅是一個(gè)不可忽視的環(huán)節(jié)。鋪銅不僅關(guān)系到電氣連接的可靠性和信號(hào)完整性，還與PCB的散熱性能、機(jī)械強(qiáng)度和整體制造品質(zhì)息息相關(guān)。

雖然從成本角度來(lái)看，減少鋪銅可能降低電鍍面積，從而降低成本，但這往往會(huì)影響PCB的品質(zhì)，得不償失。

如果需要大面積鋪銅，盡量選擇實(shí)心鋪銅而非網(wǎng)格鋪銅。

如果一定需要網(wǎng)格鋪銅，那么避免使用小網(wǎng)格鋪銅。因?yàn)檫@會(huì)給PCB帶來(lái)多種品質(zhì)隱患。

（小網(wǎng)格鋪銅不下油實(shí)物圖）

小網(wǎng)格鋪銅可能導(dǎo)致油墨無(wú)法覆蓋，AOI檢測(cè)無(wú)法準(zhǔn)確分析，甚至引發(fā)掉膜現(xiàn)象，影響直通率。

因此，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，如果需要網(wǎng)格鋪銅，建議使用大網(wǎng)格鋪銅，且線寬和邊緣間距應(yīng)大于等于10mil（0.25mm）。

均勻鋪銅的重要性

均勻鋪銅是PCB設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的因素。如果鋪銅不均，不僅會(huì)影響電氣性能，還會(huì)給生產(chǎn)制造帶來(lái)諸多問(wèn)題。

在圖形電鍍過(guò)程中，若殘銅率過(guò)低，受鍍面積的電流分布將失衡。這種電流失衡容易導(dǎo)致電鍍夾層現(xiàn)象。

電鍍夾層會(huì)在后續(xù)的蝕刻階段引發(fā)問(wèn)題，例如夾層區(qū)域的銅箔無(wú)法被準(zhǔn)確蝕刻，從而導(dǎo)致殘留銅或短路等缺陷。

同樣，在多層板的內(nèi)層壓合過(guò)程中，如果鋪銅不均，PP（預(yù)浸料）上的樹脂在加熱熔化后，會(huì)過(guò)度流向未鋪銅的空曠區(qū)域。這樣，鋪銅區(qū)域的樹脂層會(huì)變薄，可能會(huì)導(dǎo)致板材出現(xiàn)白斑、分層、厚度不均、銅箔起皺以及板翹等問(wèn)題。

（白斑）

特別需要注意的是，內(nèi)層空曠區(qū)域過(guò)大時(shí)，PP樹脂過(guò)多流向無(wú)銅區(qū)，這不僅會(huì)導(dǎo)致鋪銅區(qū)域的樹脂不足，還會(huì)進(jìn)一步加劇板厚偏差，導(dǎo)致銅箔起皺、白斑和分層等問(wèn)題。

例如，在涉及金手指的設(shè)計(jì)中，如果關(guān)鍵位置的內(nèi)層區(qū)域鋪銅不均勻，可能導(dǎo)致金手指區(qū)域的板厚不足，從而影響板子與卡槽的接觸性能。

此外，如果不同層面或同一層面的兩側(cè)鋪銅比例不一致，還可能導(dǎo)致成品板出現(xiàn)板翹現(xiàn)象，影響PCB的整體平整度和可靠性。

總結(jié)

● 了解PCB制造商的生產(chǎn)工藝參數(shù)，從而選擇合適的線寬、線距參數(shù)。

● 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡量避免因未鋪銅而形成大面積的空曠區(qū)域。如果必須保留大面積未鋪銅區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)導(dǎo)線的線寬和線距應(yīng)大于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。例如，針對(duì)1OZ銅厚的產(chǎn)品，線寬應(yīng)按2OZ標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，最小線寬應(yīng)保持在8mil以上。

● 避免出現(xiàn)一面鋪銅，另外一面不鋪銅。

● 若要大面積鋪銅，能選擇實(shí)心鋪銅就不要使用網(wǎng)格鋪銅；若需要網(wǎng)格鋪銅，避免使用小網(wǎng)格鋪銅。

● 網(wǎng)格鋪銅，建議使用大網(wǎng)格鋪銅，且線寬和邊緣間距應(yīng)大于等于10mil（0.25mm）。

● 鋪銅區(qū)域應(yīng)與正常的線路焊盤和走線保持一定距離，通常應(yīng)至少保持0.5mm的間距。

● 天線位置要按產(chǎn)品設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求進(jìn)行鋪銅，在鋪假銅時(shí)要避免對(duì)天線產(chǎn)生干擾。