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电路板的尺寸规划与控制

2015年12月10日08:57 NOD

多层电路板是由介电层及线路所构成的结构性元件,而线路配置在介电材料的表面及内部。在从事设计工作时必须要有共通的尺寸规划准则,否则无法使市面上的多数电子元件达成共通性,这样的配线设计规则就是电路板的设计准则(Design Rule)。

1.格点(Grid)

因为电路板上所有的元件位置都是相对坐标关系,在原始的电路板线路配置想法,是以设想的格线在电路板平面上分配区块。由于电路板是先由欧美国家主导,因此早期的规格是以1/10英吋为一格的尺寸,而公制单位则以2.5mm为一格,以英制而肓相当于lOOmil。以此为基础,对不同的间距再作细分,作出孔与铜垫的位置配置,这是传统的通孔元件设计原则。但在表面组装 方式(SMT- Surface Mount Technology)风行后,还将孔配置在格点上已是不切实际的做法。设计上虽然有格点存在,但实际设计几忽已不受格点的限制,孔愈来愈以导通为目的,至于盲、埋孔更与格点无关。

这样的变化影响最大的部分是电气测试,由于传统的电子元件接点是以格点为设计基础,因此不论钻孔或焊接点的设计都是以格点为基础。因此遵循格 点设计的电路板都可以使用所谓的泛用治具(Universal Tool)进行电气测试,但是格点原则被破坏后测试必须走向更密的接点形式,因此小量产品开始使用所谓的飞针设备(Flying Probe)测试,而大量生产则使用专用治具(Dedicate Tool)测试。

2.线宽间距

细线设计成为高密度电路板发展的必然趋势,但细线的设计必须考虑细线路的电阻变化、特性阻抗变化等影响因素。线路间距的大小受制于介电材料的绝缘性,以有机材料而言约可选取4 mil为目标值。由于产品需求及制程技术的进展,间距约2mil甚至更小的产品也进入了实际应用。面对半导体封装板的进一步压缩线路间距,如何保持应有的绝缘性就成为必须努力的课题,幸好多数的高密度封装板操作电压也相对降低,这是值得庆幸的。

3.微孔直径与铜垫直径尺寸

表1所示,为现行电路板规格水平。铜垫直径一般都设计为孔径的2. 5?3倍之间,在电路板以表面黏着为主的设计时,电镀孔除用于层间连接外仍有部分用于插件功能。

表内的结构有通孔及盲埋孔,埋在板内的孔被某些人称为交错孔IVH (Interstitial Via Hole)。它是将有镀通孔的内层板继续压合后,构成微 孔层间连接的电路板,这些微孔的制作以小直径设计才能发挥节省空间的功能。一般机械钻孔,以制作大于8mil的孔径较经济,虽然现在有号称可以制作<4mil的产品,但成本过高并不实际。

受到机械孔径及生产速率的限制,使用增层法的电路板不但表面孔会使用微孔技术,对内藏的通孔而言也会设计较小来提升密度。孔径缩小使线路配置的自由度大增,高密度增层电路板因而得以普及。

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