多层厚铜箔PCB设计指导书v1.0

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修订信息表

目     录              

前   言    4

1.    目  的    5

2.    适用范围    5

3.    引用/参考标准或资料    5

4.    名词解释    5

5.    规范简介    5

6.    规范内容    5

6.1    含电磁绕组（磁芯粘结工艺）的多层厚铜箔PCB设计    5

6.1.1  设计原则    5

6.1.2  确定表面处理工艺    5

6.1.3  确定PCB板厚    5

6.1.4  确定变压器原副边绕组的层分配方式    6

6.1.5  确定电感的绕组方式    6

6.1.6  选择电流密度    6

6.1.7  确定变压器和电感绕组打孔数    6

6.1.8  变压器原副边走线    6

6.1.9  绕组宽度确定    6

6.1.10  原副边铜皮叠层处理（平面贴片变压器除外）    6

6.1.11  绝缘距离要求    6

6.1.12  同一网络过孔孔边间距的设计要求    7

6.2    平面贴片变压器的多层厚铜箔PCB设计    7

6.2.1  主板上的磁芯开槽尺寸设计    7

6.2.2  侧面镀铜的焊盘尺寸和焊盘间距要求    7

6.2.3  过孔离开表贴焊盘的距离要求    7

6.3    其他要求    7

6.3.1  铜箔覆盖率    7

6.3.2  钢网开口设计    8

6.3.3  拼板方式的选择    8

前   言

本规范由公司研发部发布实施，适用于PCB的设计活动。

1.

目  的

在产品的多层厚铜箔PCB设计过程中，指导PCB的设计，降低加工成本，降低厂家加工难度，提高成品率，缩短加工周期，提高可靠性，在设计中体现产品的成本和技术优势。

2.适用范围

本指导书适用于公司所有的多层厚铜箔PCB设计。

本指导书由公司研发部电子工艺部主管或其授权人员，负责解释、维护、发布，研发部QA负责监督执行。

3.引用/参考标准或资料

TS-M0E04001          PCB电流密度设计指导书

TS-S0E0102003        PCB工艺设计规范

4.名词解释

导通孔(Via)：一种用于内层连接的金属化孔，但其中并不用于插入元件引线或其它增强材料。

过孔(Through via)：从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。

铜箔厚度（Copper thickness）：在PCB设计加工中，常用盎司(oz)作为铜箔厚度的单位，1oz铜厚的定义为1 平方英尺面积内铜箔的重量为1盎司，对应的物理厚度为35um；2oz铜厚为70um，以此类推。

5.规范简介

本指导书主要依据外协厂PCB制造能力以及实践经验进行总结，用以指导设计时降低加工成本，降低厂家加工难度，提高成品率，缩短加工周期，提高可靠性。

6.规范内容

6.1含电磁绕组（磁芯粘结工艺）的多层厚铜箔PCB设计

6.1.1  设计原则

在满足散热要求和电流密度要求的前提下，尽量降低线路铜厚和孔壁厚度，尽量采用全通孔的设计方式：

6.1.1.1表层铜皮不超过2OZ，内层铜皮推荐使用4OZ，不能超过5OZ。

6.1.1.2孔壁铜厚推荐使用35um，不能超过50um。

6.1.1.3尽量不要采用埋盲孔设计，推荐采用全通孔的设计方式。如果需要采用埋盲孔，那么埋盲孔只能分布在孤立芯板上，不允许使用贯通超过两层的埋盲孔。

6.1.2  确定表面处理工艺

由于热风整平时锡的温度很高，瞬间的温度冲击非常大，对PCB的外层和次外层之间的绝缘层的伤害比较大，所以对厚铜箔多层PCB（变压器电感PCB除外），推荐使用ENIG(化学镍金)的表面处理方式。

6.1.3  确定PCB板厚

根据PCB制成能力规范要求和PCB工艺设计规范确定板厚。

6.1.4  确定变压器原副边绕组的层分配方式

一般为原边和副边绕组交错夹绕，具体分配必须由电气工程师确定。为便于绝缘，表面两层必须为同属原边或同属副边。

6.1.5  确定电感的绕组方式

设计时尽量采用串绕方式，减少每层匝数，以减小空间浪费，尽量避免出现半匝问题。

6.1.6  选择电流密度 

对于工作条件相对比较理想的，比如说制成板自带散热器的，铜皮的电流密度选择不能超过35A/ mm²，对于工作条件相对比较恶劣的，铜皮的电流密度选择不能超过25A/ mm²；过孔的对流密度不是特别敏感，只要不超过50A/ mm²；在MOS功率管等特别热的器件焊盘和铜皮上，则应尽可能的多放几个过孔，有利于功率管等高热器件的散热。

具体电流密度选择参见TS-M0E04001---《PCB电流密度设计指导书》。

6.1.7  确定变压器和电感绕组打孔数

由于PCB面积有限，打孔数推荐为1-3个孔，孔径优先选用20/35mil，32/50mil。

6.1.8  变压器原副边走线

变压器磁芯一般看做原边（当然也可以看成副边），副边通孔距离原边需要满足安规要求，但是在内层，由于原副边距离要求很宽，设计时副边过孔和磁芯槽之间通常可以走一匝绕组，以节省空间，如下图所示；

6.1.9  绕组宽度确定

 根据电流密度，磁芯窗口，安规距离确定变压器绕组和电感绕组所占的宽度，以确定变压器电感的相对位置。

6.1.10  原副边铜皮叠层处理（平面贴片变压器除外）

因为铜厚的特殊原因，厚铜产品层与层之间的应力相对比较大，如果层与层之间的原副边铜皮叠层方式处理不好，有可能会因为应力问题而造成层间原副边绝缘层被击穿的现象。

为了避免这种情况，在设计时要遵循下面的规则：

6.1.10.1外层和次外层之间原副边之间的铜皮不允许叠在一起，需要错开最少0.5mm。

6.1.10.2内层的层与层之间，原副边铜皮尽量不要叠在一起，错开至少0.5mm，如果设计上必须叠在一起，那么重叠部分的宽度必须≥2mm。      

6.1.11  绝缘距离要求

考虑到铣槽时和长期存储后，因为应力问题对磁芯铣槽边的绝缘强度会有影响，若是基本绝缘，设计时铜皮走线距离变压器磁芯槽要做到0.5mm，距离电感磁芯距离要做到0.4mm。如果板上有接地孔，走线距离接地孔边缘距离要做到1mm。

以上都是内层，外层按照正常安规距离要求。

6.1.12  同一网络过孔孔边间距的设计要求

若同一网络中为了增加过孔的过电流能力，需要将过孔放的很近的，那么过孔孔壁之间的最小距离一定要满足要求，过孔与过孔的孔壁间的最小间距必须≥12mil。（因为加工时一般需要钻一个比实际尺寸大4mil的孔，而孔的定位偏差是3mil，再加2mil的裕量，所以为2×2＋2×3＋2＝12mil）。

6.2平面贴片变压器的多层厚铜箔PCB设计

6.2.1  主板上的磁芯开槽尺寸设计

如果变压器和电感等是做成平面贴片型的，那么在主板上开磁芯槽时，就要考虑应该采用机器贴片的方式。

推荐：槽的设计尺寸≥磁芯的最大尺寸＋0.15＋0.3（其中0.3是设计裕量）。

若有特殊公差要求，则需按实际计算为准。

6.2.2  侧面镀铜的焊盘尺寸和焊盘间距要求

      对于需要进行侧面镀铜的平面变压器和电感，在设计时需要注意侧面焊盘的最小设计尺寸和焊

盘间距；如下图所示意：最小设计焊盘尺寸1.5mm，最小焊盘间距1.3mm。

6.2.3  过孔离开表贴焊盘的距离要求

对于平面贴片变压器或者是电感，因为变压器厂家有一道浸锡的工序，为了在PCBA加工时不出现冒锡珠的问题，就要在设计时控制过孔离开焊盘的距离，保证变压器厂家在浸锡时锡不进入过孔，在PCBA回流焊接时也不出现冒锡珠的问题；如图3.2所示。

对于平面贴片变压器或者是电感，过孔不允许打在表贴焊盘上，过孔边缘离开表贴焊盘的间距≥2.5mm，过孔散热主要依靠与其相连的铜箔，对应铜箔散热面积对过孔载流能力影响很大。

6.3其他要求

6.3.1  铜箔覆盖率

6.3.1.1为了满足可加工性，每层的铜皮覆盖率尽量高。

6.3.1.2为了在PCB加工时更好的控制PCB厚度，提高绝缘可靠性，在满足安规要求的前提下，内层的铜皮覆盖率尽量高。

6.3.2  钢网开口设计

若采用的是低成本的平面贴片变压器方式，考虑贴片变压器和电感焊盘钢网开口设计。

为了避免在回流焊接时大量出现锡珠现象，在设计钢网时，在保证锡量的情况下，尽量减少被压在焊盘底下的锡膏。如下图所示，具体钢网的开口尺寸根据实际试验情况而定。

6.3.3  拼板方式的选择

为了提高PCB加工的成品率，降低加工成本，拼板数量应该尽量少，但是也尽量不要采用单板交货的方式，因为特别是1/4砖或1/8砖等小尺寸的产品，如果不拼板，在PCBA加工印锡时，需要做托盘以PCB边定位的方式，而边定位方式的精度不好。所以推荐厚铜箔多层PCB的拼板方式为2×1或者是2×2，如果不拼板，就一定要做托盘，以方便PCBA加工。