PCB厚铜板的设计，这一点一定要注意
发布时间：2022-08-15 09:25
作者：37000Cm威尼斯高速先生成员 王辉东
林如烟总是说：“线路板上的成品铜厚越厚，线宽线距要足够。”
她的好友佳妮说：“必须必须。”
暗恋佳妮的小齐也总是笑嘻嘻的附和道：“美女说的都是对的。”
至于原因是什么，他只知道个大概，但是他也讲不出个具体一二三。
然而现实中有些事情总是令人猝不及防。
小齐在做市场。
客户说我有一个14层板，天天熬夜加班设计了两个月，交期很急，帮忙赶一下。
小齐说可以。
光看客户的局部图纸就知道PCB很密，设计确实不易，更是考验工厂的加工能力。
但是接到板子后，工程师一评估，问题就来了。
PCB内层有2OZ铜厚的要求，内层设计有3.5/3.5mil的线宽线距，超出工艺加工能力。
建议客户把内层铜厚修改成1OZ，客户说仿真做过了不能修改，要满足载流能力。
沟通陷入了僵局，生产无法继续，交期却很急。
小齐一时着急上火，却感觉无能为力。
这不夜里11点了，还一个人坐在车里，抑郁抑郁。
正在迷茫中的小齐，突然听到DuangDuang敲击车窗的声音，抬头一看，就发现佳妮手里拿着两瓶雪花，瞪着一双水汪汪的大眼睛，笑咪咪的说道：“兄弟，没有什么事是一瓶雪花摆不平的，我想喝酒了，来，走一个。”
小齐看到喜欢已久的女神，一时呆在车内。
佳妮说：“还愣着干嘛呀，有人能陪你喝雪花，却不一定能陪你闯天涯。而我两者都能。兄弟说说你的故事吧，看把你愁得，这可不是我心目中乐观的小齐。”
这一刻，小齐平静的心湖里开始波涛汹涌。
板内局部有3.5/3.5mi的线宽线距。
不要看线路少，BGA里面却是没有空间移不了。
客户的层叠设计和铜厚要求：
要说这个案例的原因，还要从PCB的加工流程说起。线路板的线路加工是经过图形转移和蚀刻等主要流程加工而成。
内层线路的加工流程如下：
DES为DES为显影;蚀刻;去膜工序的简称。
下图为DES的流程：
内层蚀刻原理：是在酸性条件下把不需要的铜箔去掉。外层是碱性蚀刻流程。
从上图中我们可以看出，内层线路加工是把需要的图形用干膜或湿膜保护起来，将不需要留下来的铜箔用酸性药水蚀刻掉。
蚀刻就是用化学方法按一定的深度除去不需要的金属。
蚀刻因子：
蚀刻液在蚀刻过程中，不仅向下而且对左右各方向都产生蚀刻作用，侧蚀是不可避免的。侧蚀宽度与蚀刻深度之比称之为蚀刻因子。
侧蚀不能完全杜绝，我们只能将其降到最低。
蚀刻因子是用于考量蚀刻侧蚀量的指标，因不同成品铜厚的侧蚀量会有所差别，所以蚀刻因子是与成品铜厚有关。
线路上的铜越厚，线路的侧蚀越严重。
发生在抗蚀层图形下面导线侧壁的蚀刻称为侧蚀，侧蚀的程度是以侧向蚀刻的宽度来表示。
我们理想中要求药水是垂直向下蚀刻的，但是现实中药水向下蚀刻的同时，也对线路的侧面有了腐蚀，通常PCB铜厚越厚，向下蚀刻的时间会越久，侧蚀量也越大。
成品后的线路由于侧蚀的影响，变成了梯形。所以在计算阻抗时，会有W1和W2的上下线宽的选项要填写。
所以为了避免蚀刻后线路变细，根据PCB成品铜厚的大小，工厂的工程制作时会依照本厂的工厂能力和蚀刻因子的大小，做一定的线路补偿，比如说我们PCB内层在1OZ铜厚时，蚀刻补偿在1mil，2OZ在2mil.如果线路在蚀刻补偿后，线路间距过小，曝光显影后，线路蚀刻时会导致线路过细或开路。
外层线路的加工过程如下：
下面为外层图形电镀和蚀刻的流程：
外层线路工序，上图中蓝色干膜保护的地方，是需要蚀刻的地方。
因为外层电镀后，铜厚增加超过了干膜厚度，在退膜工序时干膜退不掉，就形成了夹膜，本来要腐蚀掉的铜箔，因为干膜没有显影干净，部分地方就被保留下来了，比如说本来是一对差分线，中间不能有连接的，结果因为夹膜，导致铜腐蚀不完全，短路就产生了。
图形电镀后线路铜厚大于干膜厚度会造成夹膜。（一般PCB厂所用干膜厚度1.4mil），成品铜越厚，这种风险越大。
短路不良如下：
了解了上面的内外层线路的加工过程，那我们在设计时要怎么避免这种问题呢。
加大PCB线宽线距或者降低其成品铜厚。
如果考虑安规和载流的影响，无法减少成品铜厚，PCB的设计时就适当的加大线宽和线距，具体内层工艺能力如下（建议按照第一列的工艺能力设计）：
外层的线宽线距如下(H表示成品铜厚)：
后来经过E公司仿真部周哥多方验证，重新优化了设计，最终解决了客户的载流问题，内层铜厚按1OZ生产，满足生产加工能力，板子顺利下线。
这正是：
