电路板(PCB)制造出现各种问题及改善方法

电路板(PCB)制造出现各种问题及改善方法(一)一、电路板工程设计制作1.1CAM制作的基本步骤每一个PCB板基本上都是由孔径孔位层、DRILL层、线路层、阻焊层、字符层所组成的，在CAM350中，每载入一层都会以不同的颜色区分开，以便于我们操作。1.1.导入文件首先自动导入文件（File--Import--Autoimport），检查资料是否齐全，对齐各层（Edit--Layers--Align）并设定原点位置（Edit--Change--Origin--DatumCoordinate），按一定的顺序进行层排列（Edit--Layers--Reorder），将没用的层删除（Edit--Layers--Reorder）。1.2.处理钻孔当客户没有提供钻孔文件时，可以用孔径孔位转成Flash（Utilities--Draw--Custom，Utilities--Draw--Flash--Interactive）后再转成钻孔（钻孔编辑状态下，Utilities--GerbertoDrill）；如果有提供钻孔文件则直接按制作要求加大。接着检查最小钻孔孔径规格、孔边与孔边（或槽孔）最小间距（Analysis--CheckDrill）、孔边与成型边最小距离（Info--Measure--Object-Object）是否满足制程能力。1.3.线路处理首先测量最小线径、线距（Analysis--DRC），看其是否满足制程能力。接着根据PC板类型和基板的铜箔厚度进行线径补偿（Edit--Change--Dcode），检查线路PAD相对于钻孔有无偏移（如果PAD有偏，用Edit--Layers--SnapPadtoDrill命令；如果钻孔有偏，则用Edit--Layers--SnapDrilltoPad命令），线路PAD的Ring是否够大（Analysis--DRC），线路与NPTH孔边、槽边、成型边距离是否满足制作要求。NPTH孔的线路PAD是否取消（Edit--Delete）。以上完成后再用DRC检查线路与线路、线路与PAD、PAD与PAD间距是否满足制作要求。1.4.防焊处理查看防焊与线路PAD匹配情况（Analysis--DRC）、防焊与线路间距、防焊与线路PAD间距（将线路与防焊拷贝到一层，然后用Analysis--DRC命令检查此层）、防焊条最小宽度、NPTH处是否有规格大小的防焊挡点（Add--Flash）。1.5.文字处理检查文字线宽（Info--Report--Dcode）、高度（Info--Measure--Point-point）、空心直径、文字与线路PAD间距、文字与成型边距离、文字与捞孔或槽的间距、文字与不吃锡的PTH间距是否满足制作要求。然后按客户要求添加ULMARK和DATECODE标记。注：a：ULMARK和DATECODE一般加在文字层，但不可加在零件区域和文字框内（除非有特殊说明）、也不可加在被钻到、冲到或成型的区域。b：客户有特殊要求或PCB无文字层时，ULMARK和DATECODE标记可用铜箔蚀刻方式蚀刻于PCB上（在不导致线路短路或影响安规的情况下）或直接用镂空字加在防焊层上。1.6.连片与工作边处理按所指定的连片方式进行连片（Edit--Copy）、加工作边。接着加AI孔（钻孔编辑状态下，Add--DrillHit）、定位孔、光学点、客户料号（Add--Text）、扬宣料号。需过V-CUT的要导V-CUT角（Edit--LineChange--Fillet，如果需导圆角则用下述命令：Edit--LineChange--Chamfer）。有些还要求加ET章、V-CUT测试点、钻断孔、二此钻孔防呆测试线和PAD、识别标记等。1.7.排版与工艺边的制作按剪料表上的排版方式进行排版后，依制作规范制作工艺边。1.8.压合操作：Tables--Composites。按Add增加一个CompositesName,Bkg为设置屏幕背影的极性（正、负），Dark为正片属性（加层），Clear为负片属性（减层）。在做以上检查合处理工作的同时，应对客户原始资料做审查并记录《D/S&MLB原始资料CHECKLIST》呈主管审核。以上各项检查结果如与制程能力不符，应按规范作适当修改或知会主管处理。1.9.输出钻孔和光绘资料CAM资料制作完毕需记录原始片、工作片的最小线径、线距和铜箔面积（Analysis--CopperArea）。经专人检查后，打印孔径孔位和钻孔报告表，等资料确认合格后即可输出钻孔（File--Export--DrillData）和光绘资料（File--Export--Composites）。钻孔输出格式：Leading3,3公制（发给铭旺的多层板为Trailing3,3公制）。光绘资料输出格式：GerberRs-274-X,Leading2,4英制。1.10.高分辨率ADC的板布线随着14位或更高分辨率ADC的采样率继续提高到百兆采样范围，随之而来的是系统设计人员必须成为时钟设计和分配及板布线方面的专家。本文描述的是系统设计方面的一些关键性问题，特别关注印制电路板(PCB)地和电源平面布线技术。现代化的ADC需要现代化的板设计。没有精确的时钟源或仔细设计的板布线，则高性能变换器将达不到其性能指标。单IF外差接收机结构和高级的功率放大器线性化算法，正在对ADC性能提出要求。这样的系统正在把变换器的固有抖动性能推向低于1/2PS。同样，测试仪器工程师需要在宽带内有非常低的噪声性能，以便高级频谱分析仪开发。因此，高速数据变换系统中最重要的子电路是时钟源。这是因为时钟信号的定时精度会直接影响ADC的动态性能。为了使这种影响最小，ADC时钟源必须具有非常低的定时抖动或相位噪声。若在选择时钟电路时不考虑这种因数，则系统动态性能不会好。这与前端模拟输入电路的质量或变换器的固有抖动性能无关。精确的时钟在精确的时间间隔总能提供沿转换。实际上，时钟沿在连续变化的时间间隔到达。因此，这种定时的不确定性，可以借助数据变换过程综合评估采样波形的信噪比。最大时钟抖动由下式确定：·Tj(rms)=(VIN(p-p)/VINFSR）×(1/(2(N+1)×π×fin)假若输入电压(VIN)等于ADC的满标范围(VINFSR)，则抖动要求变为ADC分辨率(N位)和被采样输入频率(fin)的因数。对于70MHz输入频率，总抖动要求是：Tj(rms)=1×(1/215π×70×106))Tj(rms)=140fs由于很多系统通过背板或另外连接分配参考时钟，这会降低信号质量，所以，通常用本机振荡器(低相位噪声的VCXD)做为ADC的定时源。图1示出用NS公司的LMX2531时钟合成实现定时产生。连接到定时产生器的LMX2531由可编程分频器合成器输出，给出小于100毫微微秒的抖动性能。布线考虑适当的接地和选定所有信号路线是保证精确信号转换的关键。用分离地平板对于10位ADC的50MSPS和12位ADC的30~35MSPS工作良好。超出此范围，额外的电路噪声是明显的，而且分离的地平板也可引起信号辐射。当线承载电流信号时，会在跨越平板间分离处发生问题。模拟元件集中在板的模拟区域，数字元件集成在板的数字区域。这样可保持模拟和数字返回电流彼此远离。这是为了隔离模拟和数字地电流，而且可使ADC噪声最小，但忽视了EMI效应。另模拟元件集中在板的模拟区域，数字元件集成在板的数字区域。这样可保持模拟和数字返回电流彼此远离。这是为了隔离模拟和数字地电流，而且可使ADC噪声最小，但忽视了EMI效应。另外，当用电源迹线控制模拟和数字电源通路时，返回ADC电流必脱离输出电流通路。这会产生可辐射的电流环路区域。用分离的地平板和电源板可以消除环路区域问题，使辐射问题最小。这允许输出和返回电流彼此靠近流动，而使RFI/EMI问题最小。然而，元件的相互放置是非常重要的，共同的模拟和数字返回电流通路在模拟电路可能引起数字噪声。我们知道，高频或高沿率信号留心高电阻，甚至在地平板中需要保持模拟和数字返回电流彼此分离开。注意，邻近效应导致输出和返回电流尽可能彼此靠近流动。靠精细的元件放置和所有线迹(包括电源线)考虑周到的选定路线，可以控制地平板中的返回电流通路。地返回电流将流经各自的输出线迹，因此，保持模拟和数字返回电流彼此远离是可能的。单个地平板消除环路区域，信号和电源线迹控制电流流动。模拟和数字元件应放置在它们自己的专门PCB区域。电源应放置在板边沿或者角落和模拟与数字区域之间。电源布线对噪声性能也是关键。数字元件(特别是高速大功率数字元件)不能放置、也不能靠近模拟返回电流流回电源的通路。这就是数字元件不应放置在靠近承载模拟电流的线或到模拟和混合信号元件的电源线。注意，电源承载信号电流，因为它们重新充电板上的旁路电容器。返回电流必须通过分离地平板的公共节，远离输出线迹/通路流动。此将形成有辐射的环路区域。有时模拟电路会拾取这种辐射。上述所建议的布线会使ADC能提供最好的性能。归纳其要求如下：·用一个整体单一化的地平板。不要分开地平板。若多板层中有多个地平板，则应在2cm或更短距离内，用一个通孔栅条把它们连接在一起。·分开电源平板，每个电源平板保持在相同板层中。应该分离模拟电路电源平板、数字电路电源平板和ADC数字输出驱动器的电源平板。·ADC数字芯核电源用模拟电源，但ADC数字驱动器不能用模拟电源。·ADC数字输出驱动器电源可以是ADC输出驱动元件的相同电源。·把所有模拟元件和连线放置在模拟电源平板之上，把所有数字元件和连线放置在数字电源平板之上。·每个平板用分离的电源。ADC数字输出电源，可以来自任何一个电源，但应该用串联扼流圈去耦。ADC模拟电源最好采用线性电压稳压器。·假若任何数字电路供电电源和ADC输出驱动器电源是同一电源，并有信号线到板的另外区域，则这两个电源平板之间用电容器。把这些电容器放置在紧靠信号线处。1.12.PCB光绘(CAM)的操作流程1.12.1，检查用户的文件用户拿来的文件，首先要进行例行的检查：1，检查磁盘文件是否完好；2，检查该文件是否带有病毒，有病毒则必须先杀病毒；3，如果是Gerber文件，则检查有无D码表或内含D码。1.12.1，检查设计是否符合本厂的工艺水平1，检查客户文件中设计的各种间距是否符合本厂工艺：线与线之间的间距`线与焊盘之间的间距`焊盘与焊盘之间的间距。以上各种间距应大于本厂生产工艺所能达到的最小间距。1.12.2，检查导线的宽度，要求导线的宽度应大于本厂生产工艺所能达到的最小线宽。3，检查导通孔大小，以保证本厂生产工艺的最小孔径。4，检查焊盘大小与其内部孔径，以保证钻孔后的焊盘边缘有一定的宽度。1.12.3，确定工艺要求根据用户要求确定各种工艺参数。工艺要求：1.12.3.1，后序工艺的不同要求，确定光绘底片（俗称菲林）是否镜像。底片镜像的原则：药膜面（即，乳胶面）贴药膜面，以减小误差。底片镜像的决定因素：工艺。如果是网印工艺或干膜工艺，则以底片药膜面贴基板铜表面为准。如果是用重氮片曝光，由于重氮片拷贝时镜像，所以其镜像应为底片药膜面不贴基板铜表面。如果光绘时为单元底片，而不是在光绘底片上拼版，则需多加一次镜像。1.12.3.2，确定阻焊扩大的参数。1.12.4.确定原则:①大不能露出焊盘旁边的导线。②小不能盖住焊盘。由于操作时的误差，阻焊图对线路可能产生偏差。如果阻焊太小，偏差的结果可能使焊盘边缘被掩盖。因此要求阻焊应大些。但如果阻焊扩大太多，由于偏差的影响可能露出旁边的导线。由以上要求可知，阻焊扩大的决定因素为：①本厂阻焊工艺位置的偏差值，阻焊图形的偏差值。由于各种工艺所造成的偏差不一样，所以对应各种工艺的阻焊扩大值也不同。偏差大的阻焊扩大值应选得大些。②板子导线密度大，焊盘与导线之间的间距小，阻焊扩大值应选小些；板子导线密度小，阻焊扩大值可选得大些。3，根据板子上是否有印制插头（俗称金手指）以确定是否要加工艺线。