Översikt
Ett PCB-tillverkningspaket kan klara en dokumentkontroll och fortfarande misslyckas med det röda-penntestet.
Högen-upp säger "standard". Kopparsedeln säger "1 oz." Ytfinishen säger "ENIG." Ingen av dessa poster är nödvändigtvis fel, men var och en kan betyda något annorlunda för PCB-designern, tillverkaren, EMS-leverantören och köparen.
Det är där projekt börjar driva.
PCB-stapel-uppe för montering bör definiera en kontrollerad PCB-konstruktion samtidigt som tillverkaren lämnar tillräckligt med utrymme för att föreslå praktiska, granskningsbara tillverkningsalternativ.
Målet är att identifiera vilka krav produkten beror på, vilka detaljer kretskortstillverkaren kan optimera och vilka föreslagna ändringar som behöver tekniskt godkännande innan tillverkningen påbörjas.
De svårare problemen kommer vanligtvis från anteckningar som framstår som tydliga för alla men som aldrig formellt har definierats.
Kör röd-penntestet innan du släpper kretskortet
Innan du släpper en PCB för tillverkning, läs tillverkningspaketet som om inget av de inblandade teamen hade deltagit i de tidigare designmötena.
Ringa sedan in varje ton som rimligen skulle kunna tolkas på mer än ett sätt.
I projektgranskningar är det första klargörandet ofta förvånansvärt grundläggande: vilket dokument är den styrande källan?
En stack-upp tabell i layoutdatabasen, en notering i tillverkningsritningen och ett antagande i offerten kan alla se rimliga ut samtidigt som de beskriver lite olika tavlor. Tills en av dem identifieras som den släppta baslinjen, byggs verktyg och produktionsförberedelser kring antaganden.
"Använd tillverkarens standardstapel-upp"
Detta kan vara helt acceptabelt för en enkel PCB utan hårt kontrollerad impedans, material, tjocklek, via eller kvalifikationskrav.
Det blir ofullständigt när designen beror på:
- specifika dielektriska förhållanden;
- kontrollerad impedans;
- tätt kontrollerad färdig PCB-tjocklek;
- definierade materialegenskaper;
- en HDI- eller mikrovia-struktur;
- en tidigare kvalificerad konstruktion.
En standardstack-kan vara ett vettigt tillverkningsval.
En ogodkänd standardstapel-som ersätter en kontrollerad konstruktion är där risken börjar.
"1 oz koppar"
Denna välbekanta anteckning identifierar inte alltid:
- vilka lager det gäller;
- om inre och yttre skikt använder samma kopparkonstruktion;
- om det avser startfolie eller färdig koppar;
- om pläterade externa detaljer ingår;
- om särskilda tunga-koppar- eller koppar-strukturer krävs.
En enkel PCB behöver kanske inte mer detaljer.
En flerskikts, impedans-kontrollerad, hög-ström, fin-linje eller tidigare kvalificerad PCB gör det ofta.
"ENIG Finish"
Ytbehandlingsnamnet identifierar ett pläteringssystem, men det förklarar inte varför det systemet valdes.
Projektet kan kräva:
- en plan lödbar dyna;
- en exponerad elektrisk kontakt;
- trådbindning;
- ett särskilt lagringsförhållande;
- flera termiska exponeringar;
- selektiva ytbehandlingar;
- överensstämmelse med en godkänd prestandaspecifikation.
ENIG kan uppfylla dessa krav. Tillverkningsritningen ska fortfarande visa vilken produkt eller monteringskrav som driver valet.
ENIG är ett finishsystem för ett definierat gränssnitt. Det är inte en allmän-kvalitetsuppgradering.
Definiera vad produkten faktiskt beror på
En PCB-stack-upp beskriver kortets fysiska lagerstruktur.
Beroende på projektet kan det styra:
- lagerordning och funktion;
- kärn- och prepreg-relationer;
- dielektriska material eller en godkänd materialfamilj;
- dielektriska tjocklekar;
- kopparbehov för lager;
- total färdig brädtjocklek;
- kontrollerade-impedansförhållanden;
- genom, blinda, begravda eller mikrovia strukturer.
Tillverkaren kan rekommendera en annan konstruktion på grund av materialtillgänglighet, pressbeteende, kopparfördelning, linje-och-utrymmeskapacitet, via bearbetning eller etablerad produktionspraxis.
Det är normalt ingenjörssamarbete. Granskningen behöver avgöra om den föreslagna konstruktionen bevarar de krav som produkten är beroende av.
Standard Stack-Ups kan vara rätt val
Många PCB-tillverkare upprätthåller standardkonstruktioner för vanliga lagerantal, material, kopparkonfigurationer och färdiga tjocklekar.
Att använda en standardstack-kan stödja:
- materialtillgänglighet;
- processförtrogenhet;
- snabbare teknisk förberedelse;
- tillverkningskonsistens;
- kostnadskontroll.
Ett projekt behöver inte en anpassad stack- bara för att göra dess tillverkningsritning mer sofistikerad.
Den relevanta frågan är om den föreslagna konstruktionen bevarar de kontrollerade kraven, vilket kan innefatta:
- impedans;
- färdig tjocklek;
- materialprestanda;
- via struktur;
- koppargeometri;
- mekanisk passform;
- kvalifikationsstatus.
En standardkonstruktion som uppfyller dessa villkor är fortfarande en konstruerad lösning.
01
Balans är riskkontroll, inte en spegel-Bildövning
En någorlunda balanserad PCB-konstruktion kan hjälpa till att kontrollera båge och vridning under laminering och senare termisk bearbetning.
Vissa giltiga konstruktioner använder fortfarande ojämnt dielektriskt avstånd, olika lagerfunktioner, asymmetriska routingkrav eller specialiserade referens-planrelationer.
Tillverkaren måste ta hänsyn till hela konstruktionen, inklusive materialfördelning, kopparbalans, pressbeteende, skivdimensioner, paneldesign och acceptanskrav för färdiga-produkter.
En stack-bör balanseras där det är praktiskt och kontrollerat där prestanda beror på det.
02
Färdig PCB-tjocklek kan vara ett mekaniskt gränssnitt
Färdig tjocklek kan påverka mer än prissättningen av-bara skivor.
Det kan ha betydelse för:
- kortguider;
- kantkontakter;
- tryck-passningsfunktioner;
- kompatibla stift;
- höljesöppningar;
- monteringsutrustning;
- bärare och fixturer;
- kontrollerade mekaniska spelrum.
Ett kretskort som sitter fritt inuti ett stort hölje kan acceptera tillverkarens normala färdiga-tjockleksintervall.
En bräda som glider in i en kontrollerad styrning eller matchar med en styv kontakt får inte.
Tillverkningsritningen bör skilja mellan en nominell standardtjocklek och ett mekaniskt styrt produktgränssnitt.
03
Tg Ensam definierar inte termisk robusthet
Tg är en viktig laminategenskap, men den beskriver inte självständigt hur en PCB-konstruktion kommer att bete sig genom montering och service.
Andra relevanta faktorer kan vara:
- Z-axelexpansion;
- nedbrytningsbeteende;
- motstånd mot delaminering;
- hartssystem;
- fukttillstånd;
- koppar och via struktur;
- laminering kvalitet;
- själva termiska processen.
Ett högre-Tg-laminat bör väljas eftersom dess verifierade egenskaper passar projektet. Beteckningen ensam fastställer inte den termiska tillförlitligheten hos den färdiga enheten.
04
Kopparlappar behöver tre svar
Ett kopparkrav blir mycket tydligare när det svarar på tre frågor:
- Vilket lager gäller det?
- Syftar det på startkoppar eller färdig koppar?
- Vilka elektriska, termiska, mekaniska eller tillverkningskrav beror på det?
Utan dessa svar kan en välbekant kopparlapp fortfarande ge olika tolkningar.
Starta koppar och färdigkoppar Se olika stadier
Ledare i inre-skikt bildas i allmänhet genom avbildning och etsning av koppar-beklädd material.
Yttre skikt kräver också pläterad-genom-hålmetallisering och får vanligtvis ytterligare koppar under ytter-skiktpläteringsprocessen.
Av den anledningen bör ytter-startfolie inte automatiskt avläsas som den slutliga yttre ledarens tjocklek.
Där distinktionen är viktig kan tillverkningspaketet behöva identifiera:
- inre-lager koppar;
- yttre-startfolie;
- krävs färdigt yttre-lager koppar;
- krav på pläterade-genom-hål;
- specialpläterade eller koppar-fyllda detaljer.
Ritningen behöver bara tillräckligt med detaljer för att förhindra att startfolie och färdig koppar behandlas som utbytbara termer.
Tjockare koppar gör tillverkningsfönstret smalare
Ökande koppartjocklek kan stödja:
- nuvarande-transportkrav;
- lägre ledarmotstånd;
- termisk spridning;
- mekaniska eller produktmål.
Det kan också påverka:
- uppnåbar linjebredd och avstånd;
- etsningskompensation;
- lödmask-täckning;
- laminering och hartsfyllning;
- via bearbetning;
- processval;
- tillverkningskostnad.
En design kan kräva kraftig koppar, fina avstånd, kontrollerad impedans, kompakta kuddar och låg kostnad på samma gång.
Dessa krav förblir inte alltid oberoende. När de tävlar ska den släppta dokumentationen visa vilket krav som har prioritet snarare än att låta tillverkaren gissa.
Monteringslinjen löder inte uns
Monteringslinjen löder kuddar kopplade till verklig koppargeometri.
En lödfogs lokala termiska beteende kan påverkas av:
- direkta plananslutningar;
- termisk-reliefgeometri;
- närliggande koppar häller;
- vias;
- pad dimensioner;
- löd-pasta volym;
- komponentavslutningar;
- fullständig-korttemperaturfördelning.
En ojämn termisk väg mellan de två kuddarna på en liten komponent kan bidra till ojämn vätning eller gravsten.
Styrelsens nominella kopparvikt räcker dock inte för att fastställa grundorsaken.
Ett tungt-koppar-PCB kräver inte heller automatiskt en högre återflödestopptemperatur, en kväveatmosfär eller en vanlig tung-kopparprofil. Lödprocessen bör valideras mot den faktiska fyllda enheten.
Kopparvikt är en bräda-nivåspecifikation. Löd-foguppvärmning är ett lokalt processtillstånd.
Välj ytfinish från gränssnittet bakåt
En PCB ytfinish skyddar exponerad koppar och ger ett gränssnitt för lödning, elektrisk kontakt, trådlimning eller annan produktfunktion.
Val av yta-bör börja med funktionen hos den exponerade ytan: lödning, elektrisk kontakt, trådbindning, slitage eller andra produktkrav. Att välja från en upplevd premiumhierarki startar vanligtvis recensionen på fel ställe.
Beslutet kan omfatta:
- lödbarhet;
- pad planaritet;
- komponentpaket;
- lagring och hantering;
- upprepad termisk exponering;
- elektriska-kontaktkrav;
- trådbindning;
- miljöförhållanden;
- leverantörens processkapacitet;
- kosta.
Lödbara kuddar
För normala SMT- och THT-kuddar kan recensionen överväga:
- kuddsgeometri;
- erforderlig planhet;
- komponentdelning och paket;
- lödningssekvens;
- lagringsförhållanden;
- hanteringskontroller;
- omarbeta förväntningar;
- den kvalificerade tillverkningsprocessen.
ENIG tillhandahåller en jämförelsevis plan nickel-och-guldyta och används ofta för fina-funktionsdesigner.
OSP ger ett platt organiskt skyddsskikt direkt över koppar.
Bly-fri HASL skapar en löd-belagd yta med mer topografi än plana kemiska ytbehandlingar.
Immersion silver, immersion tenn och ENEPIG ger andra kombinationer av lödbarhet, processkrav, elektriskt beteende och kostnad.
Dessa ytbehandlingar löser olika gränssnittsproblem. De bildar ingen universell kvalitetsrankning.
Slitagekontakter och andra funktionella ytor
En lödbar kuddefinish kanske inte är den korrekta finishen för en slitagekontakt.
Kort-kantfingrar, brytarkontakter, testkontakter, tråd-bondkuddar och andra funktionella ytor kan kräva:
- en selektiv finish;
- ett annat pantsystem;
- en kontrollerad slityta;
- ett speciellt kontaktmotstånd;
- ett dedikerat acceptanskrav.
Press-passade pläterade hål eller kontaktzoner kan också kräva separata tillverknings- och acceptanskontroller snarare än att bara förlita sig på den allmänna ytfinishanteckningen-.
Den minsta SMT-komponenten är inte alltid den funktion som driver val av finish. I vissa produkter används det kritiska gränssnittet först efter att monteringen är klar.
Flera termiska exponeringar
En dubbel-sidig PCB-enhet kan passera genom två återflödescykler.
En produkt med blandad-teknik kan senare genomgå våglödning, selektiv eller manuell lödning. Lokaliserad omarbetning kan introducera ytterligare värme.
De valda ytbehandlings- och monteringsmaterialen måste förbli kompatibla med den avsedda processvägen. Generiska regler som "OSP är lika med ett återflöde" eller "ENIG är lika med tre omflöden" beskriver inte en kvalificerad tillverkningsprocess.
Kommersiella OSP-system är tillgängliga för flera-exponeringar utan bly. Resultatet beror fortfarande på vald kemi, förpackning, lagring, hantering och monteringsprocessen.
ENIG och ENEPIG är också beroende av kontrollerad plätering och avsättningskvalitet.
Ytbehandlingssystemet, avsättningskraven och det avsedda gränssnittet bildar tillsammans den kompletta specifikationen.
Där Stack-Up, Copper och Finish kolliderar
Dessa specifikationer är lättast att missförstå när ett kretskort innehåller konkurrerande krav.
Fina-Pitch-komponenter på en kraftfull-tät PCB
En plan ytfinish kan stödja konsekvent utskrift på små kuddar.
Samma kort kan också innehålla stora plan,-högströmanslutningar och hög-lödfogar.
Att byta från HASL till ENIG kan förbättra dynans planhet. Det kommer inte att ta bort:
ojämlika lokala termiska vägar;
stora koppar-anslutna kuddar;
stencil-designkrav;
komponent-specifika lödningsförhållanden;
den totala termiska massan för den befolkade församlingen.
En finish kan inte kompensera för en okontrollerad kopparkonstruktion.
Blandad SMT och genomgående-hålmontering
En PCB med blandad-teknik kan genomgå:
första-sidan SMT;
andra-sidan SMT;
selektiv eller våglödning;
manuell installation;
lokaliserad omarbetning.
Ytfinishen bör utvärderas mot hela processsekvensen snarare än det första SMT-passet enbart.
Stapeln-upp och kopparkonstruktionen kan också påverka hög-genomgående-hålskarvar, presspassningszoner-, kopplingar och mekanisk hantering.
HDI och Microvia-produkter
För en HDI PCB etablerar stack-up relationen mellan sekventiell laminering, mikrovia, målkuddar, kopparfyllning och dielektriska lager.
Microvias tillförlitlighet beror på mer än om den blotta brädan klarar vanliga elektriska tester.
De relevanta faktorerna kan inkludera:
via geometri;
lagerstruktur;
kopparplätering;
mål-kuddedesign;
lamineringssekvens;
termisk exponering;
projektspecifik-kvalifikation.
EMS-leverantören designar inte om kundens mikrovia-struktur. Den behöver veta när produkten kräver en kontrollerad konstruktion, ytterligare bevis eller disciplinerad revisionskontroll innan monteringen påbörjas.
Ett fabriksförslag är teknisk input, ännu inte en släppt förändring
PCB-tillverkare föreslår rutinmässigt ändringar för att förbättra:
- materialtillgänglighet;
- pressande konstruktion;
- impedanstillverkbarhet;
- linje-och-utrymmeskapacitet;
- via bearbetning;
- produktionskonsistens;
- kosta.
Det är användbart ingenjörssamarbete.
Förslaget bör ses över efter det krav det kan komma att påverka.
|
Förslag till ändring |
Frågor att lösa |
|
Materialfamilj eller dielektriska egenskaper |
Bevaras de erforderliga elektriska, termiska, mekaniska, brännbarhets- och kvalifikationsegenskaperna? |
|
Dielektriskt avstånd |
Påverkar förändringen impedans, planförhållanden, total tjocklek eller mekanisk passning? |
|
Kopparkonstruktion |
Påverkar det färdig geometri, impedans, strömbanor, etsning eller termiskt beteende? |
|
Via eller mikrovia struktur |
Ändrar det laminering, tillförlitlighet, padkonstruktion, testning eller acceptanskrav? |
|
Ytfinish |
Förblir den kompatibel med lödning, kontakter, lagring, elektrisk prestanda och kundkrav? |
|
Selektiv kontakt finish |
Uppfylls fortfarande kraven på slitage, kontaktbeständighet, bindning och-produktanvändning? |
|
Färdig PCB-tjocklek |
Påverkar det kontakter, kapslingar, fixturer,-presspassningsfunktioner eller produktkvalificering? |
Inte varje förändring behöver godkännande från varje avdelning. Det behöver godkännande från de personer som ansvarar för kravet som kan flytta.
Ett leverantörsförslag blir den släppta styrelsen först efter det tillämpliga tekniska godkännandet är klart.
Vad ska släppas innan PCB-tillverkning
Ett användbart tillverkningspaket kan inkludera:
- Gerber, ODB++, IPC-2581 eller motsvarande tillverkningsdata;
- tillverkningsritning;
- godkända-uppstaplingskrav eller kontrollerade-staplingskrav;
- lagerfunktioner;
- materialkrav eller godkänt material-familjeregler;
- färdig PCB-tjocklek och kontrollerad tolerans;
- kopparbehov för lager;
- kontrollerade-impedanskrav;
- borra och via information;
- krav på blinda, begravda, fyllda, täckta eller mikrovia;
- ytfinish och selektiva-finishytor;
- krav på elektrisk-kontakt, press- eller tråd-;
- förväntad SMT-, THT- eller blandad-teknikprocessväg;
- PCB och produktrevision;
- godkänd-motsvarande och ändra-godkännanderegler.
Samma anteckning behöver inte kopieras till varje fil.
En tydlig auktoritetskälla är bättre än flera inkonsekventa kopior. Layoutdata, tillverkningsritning, offert, tekniska frågor och godkännandepost bör alla peka på samma konstruktion.
Ett komplett tillverkningspaket är ett där varje fil beskriver samma frigivna PCB.
Frågor att stänga innan styrelsen beställs
Innan du släpper kretskortet, bekräfta:
- Vilka staplingsförhållanden-är elektriskt, mekaniskt eller funktionellt styrda?
- Får tillverkaren använda en standardstapel-eller kräver den föreslagna konstruktionen godkännande?
- Identifieras kopparkraven efter skikt och efter start- eller slutskick där det är relevant?
- Påverkar den färdiga PCB-tjockleken en anslutning, ett hölje, en-presspassningsfunktion eller en fixtur?
- Vilken montering och termisk sekvens kommer den befolkade styrelsen att uppleva?
- Vilken produktfunktion ledde till den valda ytfinishen?
- Beskriver offerten, tillverkningsritningen, tekniska godkännanden och släppt design samma PCB-konstruktion?
Dessa frågor ersätter inte PCB-design eller processvalidering.
De förhindrar tolkning som kan undvikas efter att tillverkningen redan har påbörjats.
Hur STHL koordinerar PCB-specifikationer och monteringsförberedelser
Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. stöder PCB-tillverkning och förberedelse av nedströmsmontering inom projekt-baserade EMS- och PCBA-tillverkningsarbetsflöden.
Inom det bekräftade projektets omfattning kan en teknisk granskning överväga:
- Antal PCB-lager och stapla-upp;
- material och färdig brädtjocklek;
- kopparbehov för lager;
- kontrollerad impedans;
- via- och HDI-strukturer;
- ytfinish;
- panelbeläggning;
- stencil och monteringsförberedelse;
- SMT-, THT- eller blandade-teknikkrav;
- konsistens i tillverkning och montering.
Syftet är att identifiera var ett tillverkningsantagande eller föreslagen ändring kan påverka tillverkningsbarheten, monteringsförberedelsen eller det frigivna produktens skick. Den slutliga myndigheten för elektrisk, mekanisk och produkt-utformning förblir hos kunden och tillämpliga projektägare.
Granska STHL'sPCB tillverkningkapacitet när PCB-konstruktion, tillverkningskrav och nedströmsproduktionsförberedelser behöver samordnas.
Samma frigivna PCB-baslinje kan sedan stödja komponentplacering, lödning, inspektion och produktionsutförande inom det bekräftade monteringsomfånget.
Skicka den släppta tillverknings- och monteringsdata igenomBegär en offert, eller skicka projektkraven tillinfo@pcba-china.com.
Slutsats
PCB-stapel-upp, kopparvikt och ytfinish visas som separata poster i en tillverkningsritning eller offert.
I produktionen blir de en bräda.
Stacken-upp skapar den fysiska och elektriska konstruktionen. Kopparspecifikationen fastställer ledarstrukturen. Ytfinishen fastställer tillståndet för lödnings-, kontakt- eller bindningsgränssnittet.
Varje artikel kan tillåta tillverkningsflexibilitet, men den flexibiliteten kräver en tydlig godkännandegräns.
En tillverkningsfärdig- PCB-specifikation talar om för tillverkaren vad som kan förändras, talar om för montören vilken styrelse de kan förvänta sig och talar om för produktteamet när ett förslag måste returneras för godkännande.
Det är syftet med att granska PCB-stapeln-för montering innan tillverkningsdata, offerter, verktyg och produktionsförberedelser börjar röra sig oberoende av varandra.
