多層厚銅箔PCB設計指導書v1.0

..多層厚銅箔PCB設計指導書_____________________________________________________________________________________修訂信息表版本修訂人修訂時間修訂內容目錄TOC\o"1-3"\h\z\t"標題4,4"前言41.目的52.適用范圍53.引用/參考標準或資料54.名詞解釋55.規(guī)范簡介56.規(guī)范內容56.1含電磁繞組〔磁芯粘結工藝的多層厚銅箔PCB設計56.1.1設計原則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同一網絡過孔孔邊間距的設計要求76.2平面貼片變壓器的多層厚銅箔PCB設計76.2.1主板上的磁芯開槽尺寸設計76.2.2側面鍍銅的焊盤尺寸和焊盤間距要求76.2.3過孔離開表貼焊盤的距離要求76.3其他要求76.3.1銅箔覆蓋率76.3.2鋼網開口設計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)布實施,適用于PCB的設計活動。目的在產品的多層厚銅箔PCB設計過程中,指導PCB的設計,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,在設計中體現(xiàn)產品的成本和技術優(yōu)勢。適用范圍本指導書適用于公司所有的多層厚銅箔PCB設計。本指導書由公司研發(fā)部電子工藝部主管或其授權人員,負責解釋、維護、發(fā)布,研發(fā)部QA負責監(jiān)督執(zhí)行。引用/參考標準或資料TS-M0E04001PCB電流密度設計指導書TS-S0E0102003PCB工藝設計規(guī)范名詞解釋導通孔<Via>：一種用于內層連接的金屬化孔,但其中并不用于插入元件引線或其它增強材料。過孔<Throughvia>：從印制板的一個表層延展到另一個表層的導通孔。銅箔厚度〔Copperthickness：在PCB設計加工中,常用盎司<oz>作為銅箔厚度的單位,1oz銅厚的定義為1平方英尺面積內銅箔的重量為1盎司,對應的物理厚度為35um；2oz銅厚為70um,以此類推。規(guī)范簡介本指導書主要依據外協(xié)廠PCB制造能力以及實踐經驗進行總結,用以指導設計時降低加工成本,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)范內容含電磁繞組〔磁芯粘結工藝的多層厚銅箔PCB設計6.1.1設計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計方式：表層銅皮不超過2OZ,內層銅皮推薦使用4OZ,不能超過5OZ?？妆阢~厚推薦使用35um,不能超過50um。盡量不要采用埋盲孔設計,推薦采用全通孔的設計方式。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兩層的埋盲孔。6.1.2確定表面處理工藝由于熱風整平時錫的溫度很高,瞬間的溫度沖擊非常大,對PCB的外層和次外層之間的絕緣層的傷害比較大,所以對厚銅箔多層PCB〔變壓器電感PCB除外,推薦使用ENIG<化學鎳金>的表面處理方式。6.1.3確定PCB板厚根據PCB制成能力規(guī)范要求和PCB工藝設計規(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計時盡量采用串繞方式,減少每層匝數(shù),以減小空間浪費,盡量避免出現(xiàn)半匝問題。選擇電流密度對于工作條件相對比較理想的,比如說制成板自帶散熱器的,銅皮的電流密度選擇不能超過35A/mm2,對于工作條件相對比較惡劣的,銅皮的電流密度選擇不能超過25A/mm2；過孔的對流密度不是特別敏感,只要不超過50A/mm2；在MOS功率管等特別熱的器件焊盤和銅皮上,則應盡可能的多放幾個過孔,有利于功率管等高熱器件的散熱。具體電流密度選擇參見TS-M0E04001《PCB電流密度設計指導書》。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,但是在內層,由于原副邊距離要求很寬,設計時副邊過孔和磁芯槽之間通?？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位置。原副邊銅皮疊層處理〔平面貼片變壓器除外因為銅厚的特殊原因,厚銅產品層與層之間的應力相對比較大,如果層與層之間的原副邊銅皮疊層方式處理不好,有可能會因為應力問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,在設計時要遵循下面的規(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,需要錯開最少0.5mm。內層的層與層之間,原副邊銅皮盡量不要疊在一起,錯開至少0.5mm,如果設計上必須疊在一起,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和長期存儲后,因為應力問題對磁芯銑槽邊的絕緣強度會有影響,若是基本絕緣,設計時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。以上都是內層,外層按照正常安規(guī)距離要求。6.1.12同一網絡過孔孔邊間距的設計要求若同一網絡中為了增加過孔的過電流能力,需要將過孔放的很近的,那么過孔孔壁之間的最小距離一定要滿足要求,過孔與過孔的孔壁間的最小間距必須≥12mil?！惨驗榧庸r一般需要鉆一個比實際尺寸大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設計6.2.1主板上的磁芯開槽尺寸設計如果變壓器和電感等是做成平面貼片型的,那么在主板上開磁芯槽時,就要考慮應該采用機器貼片的方式。推薦：槽的設計尺寸≥磁芯的最大尺寸＋0.15＋0.3〔其中0.3是設計裕量。若有特殊公差要求,則需按實際計算為準。側面鍍銅的焊盤尺寸和焊盤間距要求對于需要進行側面鍍銅的平面變壓器和電感,在設計時需要注意側面焊盤的最小設計尺寸和焊盤間距；如下圖所示意：最小設計焊盤尺寸1.5mm,最小焊盤間距1.3mm。6.2.3過孔離開表貼焊盤的距離要求對于平面貼片變壓器或者是電感,因為變壓器廠家有一道浸錫的工序,為了在PCBA加工時不出現(xiàn)冒錫珠的問題,就要在設計時控制過孔離開焊盤的距離,保證變壓器廠家在浸錫時錫不進入過孔,在PCBA回流焊接時也不出現(xiàn)冒錫珠的問題；如圖3.2所示。對于平面貼片變壓器或者是電感,過孔不允許打在表貼焊盤上,過孔邊緣離開表貼焊盤的間距≥2.5mm,過孔散熱主要依靠與其相連的銅箔,對應銅箔散熱面積對過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,內層的銅皮覆蓋率盡量高。鋼網開口設計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鋼網開口設計。為了避免在回流焊接時