1、1 、叠层设计及可靠性 材料选择、叠层设计、CAF设计、翘曲 控制、 混压与 局部混 压设计 2 、PCB 线路图形设计 线路图形、焊盘、贴片设计、BGA Pitch 3、盲埋孔可制造性 机械盲孔与激光盲孔 4、过孔设计 各类型塞孔比较、盘中孔、半塞孔设 计 5 、外形加工设计 常见问题、V-cut 、桥连设计 6 、表面处理工艺 硬金 、软金、喷锡、沉金、OSP 、 沉锡、 沉银 目录板材的用途分类 1、常规FR4：主要以Tg值区分，如Low Tg、Middel Tg、High Tg 无铅焊接或焊接面积较大的订单不建议选用Low Tg材料， 避免出现诸如白斑、起泡等可靠性问题 2、高速FR4
2、：主要体现在高速信号上以及低损耗 3、高频板材：PTFE、非PTFE 4、高耐热性：主要特点是Tg非常高(250度),主要应用于航空航天、石 油钻井、军工等对可靠性要求非常高的领域，常用材料如Arlon 85N 5、其他特殊用途:CAF性能主要体现 一、叠层设计及可靠性 1.1 材料简介 对于满足以下条件之一需选用高TG 板材： （如TU- 768、IT-180A、S1000-2 等） 1）按照国军标验收标准 ； 2）无铅喷锡表面工艺； 3）内层或外层铜厚度3OZ ； 4）层数12层 ； 5）设计成品板厚度2.5mm ； 6）板内密集散热孔（各层均直接钻在铜皮上或花焊盘上，数量以3*3 界定）
3、孔径补偿后孔壁间距1.0mm 常规产品可选择Low Tg、Middel Tg板材 一、叠层设计及可靠性 1.2 常规FR4材料选择一、叠层设计及可靠性 1.3 高速FR4材料选择 材料 DK,Df 损耗（dB/Inch12.5GHz ） 可加工性 可靠性 备注 M6 （NE ） 3.40; 0.004 0.535 OK OK 1 ）生产效率： 此类板材压合程序特殊、压 合时间长，且有背钻工艺及多 次烘板需求，故其对层压工序 的生产效率及产品的交期有一 定的影响。 2 ）生产成本： 此类材料较普通板材对钻刀/ 铣刀磨损更大，因而钻孔孔限 及铣刀寿命需相应地下调，故 其钻孔/ 外形等工序成本会相应
4、 地增加；另一方面，此类板材 价格比普通板材高出4-8 倍不等 因而其材料成本会相应增加。 M6 3.60; 0.004 0.556 OK OK Meterowave 2000 3.22; 0.0039 0.540 OK OK Meterowave 1000 3.60; 0.0052 0.60 OK OK I-Tera 3.00; 0.0035 0.53 OK OK Pitch 1.0mm S7335 3.8; 0.005 0.55 OK OK I-Speed 3.37 ; 0.0069 0.673 OK OK TU-872SLK 3.70; 0.0088 0.643 OK OK 我司已针对行
5、业内高速材料进行了系统评估，结果汇总如下： 根据性能综合评估，优选顺序M6/M6NEMeterowave2000/1000S7335 I-TeraTU872 SLKI-Speed。 PTFE（聚四氟乙烯） 不适合于多层板的加工； 最小钻孔需0.35mm 。（PTFE 材质较软，钻刀较小容易断刀）； 对应外形不能按露铜处理，有严重的毛刺产生； 对应字符不能直接印在基板上（开窗的基材上），结合力不好导致字符容易 脱落。（建议客户接受字符脱落或残缺, 或在字符处先做阻焊字 或做成蚀刻 字）； 不能V-CUT 或桥连拼板，分板后有比较严重的毛刺； 过孔不可有树脂塞孔设计（塞孔后磨板导致板变形）； 一、
6、叠层设计及可靠性 1.4 高频材料制作设计不 同 网 络最小孔壁间距L （mm） 芯 板 和 半固化片选择要求 0.175L 0. 225 IT180A （ 芯 板采用凹蚀专用板材；半固化片仅采用106 、 1080PP ） 0.25 L 0. 35 1. 不得使用S1141 、S1000-2 板材 2. 需使用TU-768 、IT-180A 、N4103-13SI 和S1165 板材； 0.35L 综 合 性 价比选择 一、叠层设计及可靠性 板材是影响CAF性能的最主要因素之一，选择规范如下： 1.5 耐CAF设计 CAF 失 效图示一、叠层设计及可靠性 序号 要求 1 外层两面残铜率差异2
7、0% （包括同一层局部铺铜不均匀也按来 计算，如图）； 2 内层对称层残铜率相差40% ； 3 对称层铜厚差异1OZ ； 4 对称层的层间介质厚度要相同； 5 对称芯板/ 子板厚度要相同； 6 对称芯板/ 子板类型要相同； 7 不对称结构的最大翘曲度需按如下参数控制： a 板上有表面贴装，则翘曲需0.75% ； b 板上无表面贴装，则翘曲需1.5% ； 1.7 翘曲控制 整板机械钻孔到导体距离12mil； 局部混压部分的内层隔离环单边最小 14mil；子板/母板距离混压分界处10mil 内不能有钻孔设计，分界处不建议有过线 设计。 一、叠层设计及可靠性 1.8 混压与局部混压 定义：孔或线周围
8、25inch 2 内单面残铜率35%时，定义为孤立孔或线。 隐患：电镀时形成局部高电位区，从而加剧了电镀铜厚不均匀。 后果： 成品孔径一致性差，甚至超公差； 电镀夹膜，导致蚀刻残铜短路； 铜厚不均匀、线宽增粗，影响阻抗或信号传输质量； 表面磨刷清洁磨板时因压力差异导致导线、焊环损坏； 丝印阻焊不均匀，甚至绝缘性降低。 改善方案： 设计优化，即CAD 布线时，额外增加均匀的圆形铜块，改善电镀时电力线的分布均匀性。 二、线路设计可制造性 孤立孔-不建议 孤立线-不建议 2.1 线路图形设计 建议在孤立位增加分流点：2.2 BGA焊点设计 背景： 对于BGA设计时未考虑实际PCB在加工后的情况，而形
9、成BGA焊盘大小及 形状存在偏差，导至后续的贴装出现品质问题。 解决方案： 把连接BGA焊盘的走线改小，建议小于BGA焊点的2/3以内； 客户设计接地或接电源处理BGA都设计在铜皮上； 删除多余的线头； 对于激光孔打在BGA上的设计，尽量将盲孔设计在BGA焊点 中心。 不建议用喷锡表面处理 成品BGA 大小不一 ， 相同钢网开窗直径 下影响锡膏厚度 二、线路设计可制造性 完成铜厚1OZ 设计要求： BGA 到线设计保证3.5mil 以上间距，贴片焊盘间距保证4.2mil 以上，邦定焊 盘间距保证4.5mil 以上（否则焊盘、SMT 易过小）； 孤立贴片焊盘尺寸保证10*7mil （孤立贴片焊指
10、贴片与图形距离大于 20mil ），BGA 焊盘直径保证7mil 以上（孤立贴片蚀刻量多，造成贴片过小 而脱落）； 二、线路设计可制造性 孤立贴片 2.3 焊盘、贴片设计 邦定焊盘 常见BGA Pitch设计 0.4mm Pitch 二、线路设计可制造性 2.4线路设计 参数项 内层无焊盘夹线设 计 内层焊盘夹线设 计 外层焊盘无夹线设计 外层焊盘夹线设计 钻孔孔径 6mil 4mil 6mil / 线宽 2mil 2 mil / 孔到线的距离 3.87mil 4.87mil / 焊盘单边大小 / 2.5mil 3mil 其它要求 板厚 1.2mm ，内 层线路层基铜 0.5OZ 板厚 0.8
11、mm ， 内层线路层基铜 0.5OZ 板厚 1.2mm ， 外层线 路层基铜 0.5OZ 只做样板，拼板尺寸长边不超过18inch ，叠层必须对称， 层 数 6 层，需使用高Tg 材料；二、线路设计可制造性 2.4线路设计 参数项 内层无焊盘夹线 设计 内层焊盘夹线 设计 外层焊盘无夹线设 计 外层焊盘夹线设计 钻孔孔径 8mil 6mil 正常制作 4mil 线宽 2.5mil 2mil / 3mil 孔到线的距 离 4.59mil 5.84 mil / / 焊盘单边大 小 / 3mil 正常制作 3mil 其它要求 内层线路层基铜 0.5OZ 板厚 1.2mm ， 内层线路层基 铜 0.5
12、OZ / 板厚 0.8mm ，外层线路 层基铜 0.5OZ 拼板尺寸长边不超过21inch ，叠层必须对称，层数 10 层，需使 用高Tg 材料 常见BGA Pitch设计 0.5mm Pitch 机械钻孔到导体最小距离； 8层，按7MIL以上设计； 8层，按8MIL以上设计； 每增加1次压合，多加1MIL以上设计； 内层最小隔离环宽（单边）； 6层， 环宽8MIL以上； 8层， 环宽10MIL以上； 二、线路设计可制造性 2.5孔到导体设计三、盲埋孔可制造性 3.1 机械盲埋孔设计要求 序号 项目 要求 备注 1 板材 优先选用HTg 板材，符合下述设计时必须适用HTg 板材：3 次压合；密
13、集散热孔或BGA0.8mm pitch ；用于无铅焊 接 2 最大 厚径比 12:1 3 钻孔孔径 mm 0.2、0.25、0.3 4 树脂塞孔 孔径mm 0.20.5 5 盲埋孔 结构 不设计交叉结构，如1-5 5-8 结构无法加工 设计对称结构，如1-5 6-8 结构不对称，翘曲很难控制 不设计贯穿层过多的盲孔，如2-8 、1-6 盲孔 以8 层板为例 6 焊盘设计 焊盘设计 孔径+10mil ；孔到走线距离8mil( 每多一次压合， 增加1mil) 7 叠层设计 混压盲孔设计时，4450化片不用作盲埋孔填胶 埋孔压合填胶位置化片2 张 铜厚建议1OZ，相邻层铜厚尽量保持一致 铜厚一致利于
14、物 料供应，降低生 产难度 8 其他 过孔大量设计在焊接盘（贴片、电容、电阻等）时，为避免 焊接风险，建议过孔树脂塞孔 成本增加，周期 变长三、盲埋孔可制造性 序号 项目 要求 备注 1 板材 HDI 高密度板，优先选用HTg 板材，符合下述设计时必 须适用HTg 板材：3 次压合；密集散热孔或 BGA0.8mm pitch ；用于无铅焊接 2 激光孔最 大厚径比 0.8:1 3 激光孔孔 径mm 0.1、0.13 4 电镀填孔 孔径mm 0.1、0.13 5 激光孔所 在叠层PP 选择 建议使用单张1080，降低介厚，降低盲孔厚径比，提 升产品质量，不建议使用106*2 6 焊盘设计 对于多
15、次压合的激光盲孔，如0.1MM 的激光 孔，对 应的焊盘如下：内层对应焊盘9mil ；外层对应焊 盘10mil 7 其他 激光盲孔设计在BGA 焊点上或贴片上( 贴片焊盘长度小 于12mil ），需要采用电镀填孔工艺，成本较高 易出现凹陷、空洞等 焊接不良问题 填孔OK 填孔不良 3.2 激光盲孔设计要求四、过孔设计 类型 优点 缺点 适用性 阻焊塞孔 成本低，交期短，常规工 艺 盘中孔有绿油冒 适用于无单面开窗、双面开窗过 孔塞孔要求 树脂塞孔 塞孔后盘中孔无绿油冒； 焊盘镀铜，节约板上空间 流程长、成本高、多 一次电镀对线宽线距 要求高 适用于板小、密度高，过孔与焊 接盘共用；板内大量过孔
16、设计在 贴片、电阻、电容影响可焊性 半塞孔 塞孔后盘中孔无绿油冒 流程长、表面工艺有 限制 测试孔，或散热焊盘一面焊接用 途 电镀填孔 焊盘镀铜、表面平整、节 约板上空间 成本高 只有激光盲孔才能做电镀填孔， 通孔不能做；过孔与BGA、SMT焊 盘共用，及任意层互联结构 4.1 各类型塞孔比较 各类盘中孔制作难点剖析及可制造性优化 类别 图示 我 司 如何制 作 如 何 优化设 计 A 类 我司塞孔最大孔径为0.45mm, 制作 方法： 非BGA焊盘双面开窗优先 不塞孔 制作 非BGA焊盘单面开窗盖油 面开小 窗不塞 孔 或者开窗面设计与钻刀刀 径等大 曝光点 塞孔 制作（开窗面阻焊最大上pa
17、d3mil ） BGA焊点上单面开窗，为确 保BGA 焊点可焊 性需树脂塞孔制作（POFV ）， 成本增 加。 尽量避免设计该类型孔 必须设计时需缩小过孔0.45mm以下 优先设计双面不盖油且不 塞孔 单面盖油的盖油面同意增 加比钻 刀 刀径加单边大3mil 的小窗且不 塞孔制 作* B类 我司塞孔最大孔径为0.45mm, 制作 方法： 非BGA焊盘双面开窗优先 不塞孔 制作 非BGA焊盘单面开窗盖油 面开小 窗不塞 孔 或者开窗面设计曝光点塞 孔制作 （开窗 面阻 焊最大上pad3mil ） 优先设计双面不盖油且不 塞孔 设计此类型孔时： 孔壁与主焊接pad 距离 3mil 孔径设计0.45
18、mm 以下 允许绿油帽*（阻焊上最大pad3mil ） C 类 塞孔最大孔径为0.45mm, 制作方法 ： 非BGA- 盖油面开小窗不 塞孔或 者开窗 面设 计钻刀刀径等大曝光点塞 孔制作 （开窗 面阻 焊最大上pad3mil ） BGA焊点上，且设计BGA面单 面开窗 ，我司 移动盘中孔至孔壁到开窗 距离2mil 并塞孔制 作，不能移时需与客户确 认接受 绿油帽 ，按 照开窗面 掏钻刀 刀 径等大曝 光点并 塞 孔制作。 尽量避免设计该类型孔， 必须设 计时 过孔需0.45mm ： 盖油面同意增加比钻刀刀 径加单 边 大3mil 的小窗且不塞孔制作 或者 孔壁到开窗距离2mil 允许绿油帽*
19、（阻焊上最大pad3mil ） 四、过孔设计 4.2 过孔塞孔设计五、外形加工设计与制作 序号 项目 设计 导致问题 设计建议 1 交货单元尺寸 小于50*50mm 1 、影响加工精度 2 、影响加工效率 及交期 拼板交货或至少一外形边 为直线 ( 采用切割方式） 2 拼板 PTFE 材料拼板 材料的特性，易断 板，若设计连接位 易导致客户端掰断 困难及板损, 毛刺 单元交货（不拼板） 3 交货单元孔设 置 交货单元无0.8mm的 孔 PCB 加工无法定 位， 影响精度及效率 1 、交货单元至少2 个0.8mm的孔 2 、若不能满足，外形公差设 计在 6mil 4 桥连（连 接位） 靠近器件装
20、配区或靠 密集孔 影响装配及板损 桥连设计应避开装配区及 密集孔 区 =0.6mm 薄板桥连设 计较窄或拼板数多 断板 1 、单拼或降低拼板数量 2 、不采用包边（电镀断）及 喷锡 3 、若此类设计不可避免，建 议四 周加工艺边增加刚性 5 邮票孔 孔径0.5mm 粉尘、PCB 加工效 率低，钻刀消耗大 邮票孔大小按0.5-1.00mm 设计, 孔壁 间距按0.25mm0.4mm, 常规按 0.25mm间距设计 主要问题及设计建议 5.1 外形加工主要问题五、外形加工设计与制作 序号 项目 设计 导致问题 设计建议 6 金手指斜边 多拼板时，金手指向 内设计 PCB 加工时金手指 倒角困难 需
21、倒角的金手指边朝外设 计，且 不 设计工艺边 7 V-cut 拼板连接 1 、v-cut 方向非垂直或 水平 2 、拼板要求旋转并设 计有v-cut V-cut 无法加工 1 、v-cut 方向设计成垂直或水平 2 、拼板要求旋转不设计v-cut 8 V-CUT 线间距 V-CUT 线间距2mm V-cut 线宽度的影响 导至表面重叠 设计2mm 9 V-cut 线与外形 线 V-cut 线与外形线 重合 V-cut 加工与外形加 工为两种设备存在 偏差，导致V-cut 后 外形线上有毛刺 1 、建议更改为邮票孔的方式 或 V-cut 与外形线错开10-20mil 10 V-cut 与其它工
22、艺的冲突 V-cut 线经过金属孔或 半孔、金属包边槽 金属毛刺、槽或孔 壁镀铜剥离 避免此类设计 11 长槽加工 5:1时，不可以加工 （受铣刀刀具影响) 主要问题及设计建议 5.1 外形加工主要问题 V-CUT加工能力参数如下： 五、外形加工设计与制作 项目 工艺能力 V-CUT 最大尺寸 v-cut 线垂直边18inch V-CUT 板厚范围 基板厚度（不含外层铜）0.4, 成品板厚3.2 V-CUT 对称度公差 4 mil V-CUT 线位置精度 0.1mm V-CUT 角度规格 20，30，45 V-CUT 角度公差 +/-5 度 V-CUT 筋厚精度 4 mil X/Y 方向V-C
23、UT 线数 量 100 单条V-CUT 线跳刀次 数 7 5.2 V-CUT拼板连接方式 V-CUT筋厚参数如下： V-CUT中心线到线路图形的距离（单位： mm） 五、外形加工设计与制作 板厚 0.6mm板厚 0.8mm 0.8mm板厚1.6mm 板厚 1.6mm 筋厚 0.350.1mm 0.40.1mm 0.50.13mm 备注：基板厚度（计算理论板厚不含外层铜厚的值）厚度0.6MM 只能做 单面V-cut 角度 板厚 1.0 1.0板厚 1.6 1.6板厚 2.4 2.4板厚 3.2 20 0.3 0.36 0.42 0.47 30 0.33 0.4 0.51 0.59 45 0.37
24、 0.5 0.64 0.77 5.2 V-CUT拼板连接方式 拼板数量 30 拼 拼板尺寸100mm，短边50mm V-CUT零间距，有尖角一边2mm 五、外形加工设计与制作 5.2 V-CUT拼板连接方式 桥连设计参考 邮票孔范围，邮票孔大小按0.5-1.00mm设计 0.25mm邮票孔孔壁间距0.4mm,常规按0.25mm间 距设计 100mm内设计一个桥连，桥连2个，常见桥宽1.6mm 4个桥连，常见桥宽0.8mm 桥连拼版间距2mm 五、外形加工设计与制作 5.3 桥接设计 板边半孔板 ：半孔0.4mm，半孔1/2区域在板内 半孔拼 板在四个角做桥连 金手指板：金手指拼版时手指朝板外，
25、否则无法正常倒角 五、外形加工设计与制作 5.3 特殊设计拼版六、表面工艺 6.1 硬金/ 软金 干膜图镀工艺： 流程：前工序外层干膜图镀铜镍金外层干膜1电镀硬金/电镀软金外 层蚀刻下工序 对于干膜图镀工艺，镀金药水对金手指间的干膜有攻击作用，金厚越大，金手 指间距越小，渗金的风险越大。 厚制作能力： 项目 常规 极限 硬金金厚能力 0.1um 金厚 0.8um 0.8um 金厚 1.5um 硬金金厚对应的焊盘间距能力 0.1um 金厚 1.3um ，补偿后 间距 4mil 1.3um 金厚 1.5um ，补偿后 间距 5mil 电镀软金金厚 0.1um 金厚 0.8um 0.8um 金厚 1
26、.5um 电镀软金间距 7mil /六、表面工艺 对于干膜图镀工艺，由于是镀金后再蚀刻，铜厚过大，铜被蚀刻后易导 致悬镍过大，造成镍金层塌陷，甚至脱落。 建议设计： 完成铜厚尽量不超过75m ，尽量在50um以内；基铜厚 度1OZ 6.1 硬金/ 软金六、表面工艺 6.2 喷锡/ 无铅喷锡 喷锡/无铅喷锡是通过物理的方式，热风整平获得保护锡层，相比其它工 艺，平整性较差。 锡桥连问题：导体间距过小，易造成导体间锡桥连短路； 小焊盘不上锡问题：由于是物理方式，焊盘过小不易与锡结合，造成焊盘 不上锡； 铅锡堵孔：若厚径比过大，小孔内锡不易被吹出，造成铅锡堵孔； 因此，以上能力界定如下： 表面工艺
27、项目 无铅喷锡 有铅喷锡 开窗区域导体补偿后间距 /mil 6 6 最小BGA 焊盘能力/mil 蚀刻限定：12 阻焊限定：16 蚀刻限定：10 阻焊限定：10 最大板厚孔径比 10 ：1 10 ：1六、表面工艺 6.3 沉金 镍厚要求 关于最小镍厚：镍厚3um，镍面晶格不致密，镍腐蚀严重，严重影响 产品可靠性；（如下图） 关于镍厚范围：由于沉镍是化学反应，受药水温度、PH、镍离子浓度、 浴负载、沉积时间等影响，较小的镍厚范围难以控制，如35um； 基于以上两点，对于镍厚，建议按照3-8um控制。 薄镍板（镍厚1.5um 左右）： （水平面）晶格粗糙，不致密 （垂直面）镍腐蚀严重六、表面工艺
28、金厚要求 沉金表面可焊层所形成的焊点是生长在镍层上（即形成Ni与Sn的IMC ），而沉金厚度较薄，在焊接过程中会迅速溶入锡体之中。故知黄金本身 并未参与焊点的组织，其唯一的功用就是在保护化镍层免于生锈或钝化， 否则将不能形成IMC也无法焊牢。金层愈厚熔入焊点的量也将愈多（超过3% ），反而会造成焊接脆化，以致焊点强度及可靠性下降。 ： 建议： 金厚按照0.05um0.1um控制。 6.3 沉金六、表面工艺 6.4 OSP/沉锡/ 沉银 由于OSP、沉锡、沉银镀层易划伤，因此三种工艺一般都在铣板工序 后制作，即“小板”制作。若成品尺寸过小，在水平线易掉落。 成品尺寸能力： 工艺 最小尺寸 备注
29、OSP 短边 50mm 若不满足，需拼板制作并 交货。 沉锡 短边 50mm且长边 70mm 沉银 短边 50mm且长边 70mm 另外、沉银，沉锡板字符设计不能上银面、锡面； OSP过孔塞孔，不建议开窗，以免药水腐蚀孔铜序号 名称 主要特性 厚度控制 优点 缺点 1 OSP 在 铜 表面覆 盖一层 有 机 保护膜 0.20.6um 膜 厚 均匀， 成本低 难 以 承受多 次回流 焊接 2 沉银 通 过 置换反 应在铜 面 覆 盖一层 银层 0.20.4um 银 层 均匀， 成本一 般， 存 储 周期长 容 易 氧化， 银面变 色发黄 难以 彻 底 解决， 影响可 焊性 3 沉锡 通 过 置换
30、反 应在铜 面 覆 盖一层 锡层 1.0u m 锡 层 均匀， 成本一 般， 易老化 药 水 容易老 化，存 在锡须 的问 题 难 以解决 4 喷锡 通 过 物理的 方式， 热 风 整平获 得一层 保护层 240um 可 焊 性，兼 容性最 好， 存 储 周期长 有 铅 ，平整 性差 5 无铅喷 锡 240um 工 艺 简单， 为喷锡 替代 品 ， 存储周 期长 平 整 性差， 流动性 ，可焊 性差 6 沉镍金 通 过 置换反 应在铜 面 覆 盖一薄 镍金层 0.050.1um 镀 层 均匀， 可焊性 好， 存 储 周期长 成 本 较高， 受黑盘 问题困 扰 7 镍钯金 在 沉 金前沉 积一层 薄钯层 0.050.1um 适 合 打线， 降低金 成本 未 大 量采用 8 电硬金 通 过 电化学 氧化还 原 反 应在铜 面覆盖 一 薄 镍金层 0.382.0um 耐 磨 ，抗氧 化，低 电阻 可 焊 性差， 成本高 ，根据 性能 需要采用 9 金手指 0.251.5um 耐 磨 ，抗氧 化，低 电阻 可 焊 性差， 成本高 ，根据 性能 需要采用 10 全板镀 金 0.0250.1um 镀 层 均匀， 适合于 打线 成本高 六、表面工艺 6.5 表成处理的优缺点
