钻孔到走线的距离,近在咫尺,还是远在天涯……

来源:一博自媒体 时间:2018-2-26 类别:微信自媒体

文:王辉东      一博科技高速先生团队队员

寒冬夜两点,
窗外雪满天。
客板急参展,
画板不敢眠。
短短四句话,道出了设计工程师的心酸无奈和对PCB事业的坚持与奉献……
上期的文档,我们让各位大侠针对钻孔的一些DFM提出自己的观点和看法,大家各抒己见,讨论激烈,提出很多好的建议。感谢各位大神的积极参与。我们高速先生决定一一采纳,后面分几期文章,把这些问题,通过案例并结合大家的建议讲解出来。我们闻过玫瑰,是不会再看上野花,我们爱过雄鹰,不会再恋上乌鸦,有些东西宁缺毋滥,我们会用心做好每一期文章……
 

在开始本期话题之前,我们先来了解关于钻孔的几个概念,如下:
  • 孔径公差:是尺寸公差,简单来说跟钻孔的成品尺寸大小相关。
  • 孔位公差:是位置公差,跟孔在板子上的位置相关,也就是相对座标。
  • 孔到物体的间距:到其周围物体的距离。例如孔到孔,孔到线,孔到铜皮等等。
PCB的钻孔加工,正常工艺是通过钻机打孔完成的。在这个过程中,由于加工的设备精度,钻刀的损耗及原材料对钻咀的影响,都会产生一定的偏差。

若设备精度比较落后,生产时有一些细节工艺管控不到位,成品板的孔位公差就会比较大;高速板及高频板因原材料成份的影响,对钻咀的磨损比较大,会导致孔径公差变大。这些因素在钻孔加工时,我们都要一一考虑。

还有一个就是我们PCB设计工程师与工厂CAM工程师,对孔到线间距的定义和理解不同。
我们设计工程师对所谓的钻孔到线间距的理解是:钻孔焊盘到走线的间距。而工厂的CAM工程师的定义是钻孔内径(钻孔内壁)到走线的间距。由于对这个概念的理解不同,就闹出了一些乌龙。如下面的剧本,因为一个加急订单,两个工程师由这个问题相遇并展开了激烈的讨论。

在我们的剧本的里面:

背景:PCB板10层

由于钻孔到线的间距不足,无法满足生产。我们暂且把设计工程师定义为男一号设计牛XX,把CAM工程师定义为男二号CAM甲天下,精彩开始上演……

牛XX上场,打电话,”您好,甲天下,贵司的工程问题中有一点描述说,PCB中有多处过孔到周围走线的间距只有3mil,无法加工,这点不可能呀,我们平时的正常设计都是3mil,请问贵司的加工能力到底是多少呢?“

甲天下男二号上场了“我们10层及以下的PCB,钻孔到线的加工能力是7mil,再小加工时就会有问题,并且是决定生死的问题……“

牛XX“不能啊,贵司的加工能力太差了,不可能这么的大的间距,我们要换厂……“

甲天下:“对不起,我们真的是尽力了,这已是最小的加工能力了……“

谁说也不信他,我相信自己,我能。于是男一号决定换一家PCB加工厂,结果还是涛声依旧……再牛B的肖邦,也弹不出此刻我的忧伤,只剩下自己在风中凌乱……

正所谓横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。一千个人心中都有一千个哈姆雷特,站在不同的角度用不同眼光和不同的概念,去讨论一个大家各自认为相同的问题,结果可想而知……

下面是案发现场,客户的原稿设计PCB过孔内径到线路的间距为3mil
 
我们男一号理解的孔到线的间距是这样滴:
 
我们男二号甲天下CAM工程师的理解是这样滴
 
那我们回过头来把我们设计工程师想要表达的意思,用简单的加法计算一下,我们CAM工程师的7MIL间距是怎么得出来的。

如果过孔封装是8MIL的过孔,焊盘大小为16mil,焊盘的宽度单边为4mil。那么孔的内径到走线的间距为3+4mil=7mil。和我们CAM工程师表达的意思是一致的。
 
但是我们在设计的时候,牛XX把这个概念理解错误,把真正的孔壁到内径的走线间距设计成3mil,这个是真的超越了工厂的制程能力。依现在的工艺能力,在我们的这个星球上,目前还只能是一个dream。

还有就是孔到铜皮的间距过近,特别是BGA的地平面层,工厂为了满足正常的加工需求,通常会向周围扩大避让,通常会8-10mil及以上的空隙间距,这样会把地平面层中间的铜桥挖断,从而出现参考平面不完整,导致出现信号完整性的问题。吴总曾经做过一期文章,凡是生产必有偏差,里面对各种偏差都有详细的讲解。设计很丰满,制造很骨感。我们做设计要从细节出发,给后面的生产留下更多裕量。
 
这正是:
沟通要一致,
概念要统一。
设计留裕量,
生产高良率。

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