Mark Thompson在Prototron Circuits的CAM支持服务中经常遇到不完整或不准确的数据包以及不必要的复杂或过度制约的电路板设计等等,因此他非常想帮助PCB设计师。作为技术客户联络人,Mark经常带领PCB设计师和设计工程师参观Prototron在华盛顿州Redmond的工厂,对于PCB设计师和设计工程师而言,他们通常是第一次进入电路板工厂。 Mark最近又在撰写他为《Design007杂志》开辟的专栏“裸板的真相”,其中提出了一些问题,例如“在CAM中设计会发生什么?”
我与Mark相识多年,与他交谈总是很开心。在这次采访中,我邀请Mark谈一谈对于设计师而言,为什么与制造商的沟通很重要?为什么需要定期走出办公室去拜访电路板生产厂?
Dan Beaulieu: Mark,上午好!想请教你一些问题。
Mark Thompson: 请问!
Beaulieu: 为什么PCB设计师要和电路板生产厂进行沟通呢?
Thompson:非常不错的问题,直指要点。 答案是,因为设计师需要了解制造需求,而作为制造商的我们需要了解设计师的需求。由于Prototron主要生产样品,我们看到的大部分电路板都是首批样品,而且我们有能力可以发现不可预测的潜在错误,并需要在批量生产前发现并解决这些错误。
在过去的几年里,电路板的应用已经发生了巨大的变化,制造商试图猜测客户的意图是很困难的,有时甚至是不可能的。而且他也不应该做这种尝试!因此电路板设计师和电路板制造商之间的简单对话是非常有用的。例如,客户可能会问这类问题,“Mark,你们能做到的最小机械孔尺寸是多少?”或“你们能处理的最薄介电质尺寸是多少?”,抑或“你们要求的最小阻焊膜间隙是多少?”
所有的这些问题都完全取决于客户的意图,答案依客户的意图不同而不同,所以可以以多种方式回答这些问题。第一个问题问了最小的机械孔尺寸,接下来的问题通常是“与该孔尺寸相关的最小信号盘有多大?对于该孔尺寸,平面层上的最小反焊盘有多大?”此时,制造商会问更多的问题,如“你问我们的最小孔尺寸,是指导通孔吗?”
因为您可以通过公差标注标出较小的焊盘尺寸和较小的反焊盘尺寸,但为了实现导线布线的设计,制造商要购买很多相应的设备。如果你标出“±0.003英寸”,我们必须钻出比标称的孔尺寸大0.004英寸~0.005英寸的孔,在电镀之后,才能达到标称尺寸。如果你只是想要实现电气连通性,真的不在乎给定的导通孔最终会达到多小,就标称为整个孔的尺寸减去+0.003英寸。这就会告诉制造商他们需要钻出更小的孔,这样,对于最小的焊盘和最小的反焊盘尺寸的答案就更令人关注。
第二个问题同样如此。 我需要更多的信息来准确地回答这个问题。 当然,我可以告诉你,我们可以在内层使用0.0025英寸的内芯用于电容和去耦,但是我们可以在1盎司铜箔之间使用0.0025英寸的半固化片介电质吗? 当然不行!我的谈话要点这时会改变为铜的纵横比和半固化片拼合或损耗。 如果它是电源层,它可能不会损失很多介电距离,但如果是信号层,是否会损耗一些介电质?
现在来谈谈第三个最小阻焊膜网问题。如果你问我对于一个给定的焊盘或SMT, 最好的阻焊膜间隙是多少,我会告诉你每侧是0.003英寸,或整个信号盘两侧共0.006英寸。但你必须明白,这并不一定总是可行的,这取决于板的几何形状。这就是我们所说的在贴装之间为了维持最小的网尺寸而能够达到的较小间隙。除了公差或能力问题,电路板制造商有经验数据可支持他们用来满足客户给定阻抗的Dk。
设计师可能还有很多其他理由想要和制造商谈一谈,但真的可归结为我在采访开始时说的第一句话。我们的客户、设计师,需要了解制造商的需要。作为制造商的我们需要了解设计师的需求。
Beaulieu: 听起来似乎有很多理由要求电路板设计师与电路板制造商进行沟通。
Thompson: 是的。
Beaulieu: 现在来谈谈另一个方面,是什么使电路板的价格上升,而实际却是不必要的?
Thompson: 这也是一个好问题。使电路板成本上升的原因有很多。我想这真的归结于客户希望最终产
品与样品的接近程度。生产是为了实现部件安装/装配,还是实现其功能,抑或是两个目标都想达到?如果只是为了实现部件的安装/装配,他们可能会选择的材料成本比最终产品所用的材料成本低。他们甚至可能根据生产目的而不会选择成像、阻焊膜或ID,或者相反,他们可能想要通过网络分析仪检查所有功能。这种情况下,你不能用替补材料。
Beaulieu: 这对于那些只想做试验的人是非常不错的选择,但是还有其他方法可以节约成本吗?
Thompson: 是的,有时取决于技术。我看到很多工作是为盲导通孔而做的,但其实他们并不需要盲导通孔。当电路板上有相当多的额外布线空间,对于标准的通孔互连,板内点与点之间有适当的距离,为什么要使用盲导通孔呢?除非你不得不用盲导通孔。
Beaulieu: 最后一个问题。对于电路板生产厂,有什么是设计师可能不知道,但他们确实应该了解的?
Thompson: 哈! 可能有成千上万种这样的事情。 我会说设计师不理解制造编辑或不提供IPC网表是最让客户头疼的事情。设计师经常不考虑一些必要的可制造性问题,如蚀刻补偿和钻孔补偿。
对于每种0.5盎司的原铜,意味在电镀前,我们要加0.5mil的蚀刻补偿,以弥补蚀刻机造成的已知损耗。所以,如果图像数据是0.5盎司原铜上的0.005英寸的线宽和线距,无论图像数据是原理图或是直接成像的电子数据,在成像后、蚀刻前,将被调整为线宽0.0055英寸,线距0.0045英寸。这类补偿不能低于制造车间的加工能力最低限值。因为蚀刻补偿后,图像数据低于车间能够加工的最小间距,所以如果客户要求在3盎司的铜上做出同样0.005英寸的线宽和线距,是无法做到的。另外6012 /AS9102中有环氧树脂填充或盲导通孔部分的3级要求是采用另外的包覆电镀封焊盘。这也需要在金属与金属之间增加额外的空间,设计对此应该予以考虑。
同样,对于钻孔,我们也要进行补偿,这样在通孔电镀后,钻孔的最终尺寸才可以达到图纸上规定的标称尺寸。这意味着,如果要求元器件孔的尺寸为0.008英寸,公差为±0.003英寸,钻孔补偿后,信号盘的尺寸只有0.010英寸,同样的0.008英寸的孔,我们往往会钻0.0138英寸,这样,0.010英寸的焊盘就不够了。事实上,即使是接近满足IPC要求,焊盘尺寸也应该更接近0.020英寸。
如果你已经完成了0.010英寸焊盘的设计,此时制造商需要你为0.008英寸的钻孔翻倍焊盘的大小,作为设计师,意味着要重新布局电路板,而且,如果孔是用于插元器件,制造车间不能减小孔尺寸以调整焊盘尺寸。但是,如果满足IPC/AS9102 要求不是必要的,有时电路板制造商会说他们能做出更小尺寸的焊盘,这样可能就不需要重新布局了。
Beaulieu: 还有什么想和读者分享的见解?
Thompson: 最后,请记住,按照设计确保电路板功能的最佳方法是提供设计要求IPC网表,并要使其符合您提供的图像数据,以确保它们在电气上是相同的。明智之举是避免将网点分配给目标盘、莫尔斯、非电镀孔、城堡型结构等。
Beaulieu: Mark,谢谢你。再次相会非常开心。
Thompson: Dan,谢谢你!我也很荣幸。