内外兼修,苦练内功《PCB007中国线上杂志》2022年5月号

发布时间:2022-5-16 | 杂志分类:工业机电
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内外兼修,苦练内功《PCB007中国线上杂志》2022年5月号

搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅 1002022 年 5 月号以他们很难构建类似的基础设施将数据转化为行业专业知识。市场上尚没有这种服务,所以我们必须要自己构建。Matties :获取数据速度实际上是通过这款软件连接到分销商等相关方,也就是有即时访问的能力。Schaal :可以这样说,但好像又不能这样说。BOM 处理也是一项非常烦琐的任务,我们的软件目前在这方面具备强大的功能。这也是我们可以有效地应用语言处理和数据结构技能之处。不幸的是,市场上的文档水平不一,但是你可以用 一 些 随 机 的 BOM来测试我们的软件工具,都可以正常有效工作。Matties :你们的通用编译器有神秘的功能——任何格式的文件导入进来,都能得出随后可以操控的有效表格。Schaal :希望以后这个功能可以成为我们的秘密武器。当我在硅谷学习时,通常会要求你只谈论愿景,也许还会稍微谈论一下要如何实现这个愿景。现在我回到了德国,我又可以说“嘿,让我们沟通一下现在的状况和未来想达成的目标”,我们尽量不要让我们的方式阻碍软件的发展,而是要提前沟通。这就是我们的Luminovo 推出 EMS RFQ 工具思维模... [收起]
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内外兼修,苦练内功《PCB007中国线上杂志》2022年5月号
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IConnect007.com是专注于印制电路板(PCB)、电子制造服务(EMS)和印刷电路板设计行业的实时在线杂志。服务于全球以及中国市场多年,发布了超过100000篇新闻、专业文章,提供行业展会实时在线报道,是电子制造领域的行业资讯领导者
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2022 年 5 月号

以他们很难构建类似的基础设施将数据转化为

行业专业知识。市场上尚没有这种服务,所以

我们必须要自己构建。

Matties :获取数据速度实际上是通过这款软

件连接到分销商等相关方,也就是有即时访问

的能力。

Schaal :可以这样说,但好像又不能这样说。

BOM 处理也是一项非常烦琐的任务,我们的

软件目前在这方面具

备强大的功能。这也

是我们可以有效地应

用语言处理和数据结

构技能之处。不幸的

是,市场上的文档水

平不一,但是你可以

用 一 些 随 机 的 BOM

来测试我们的软件工

具,都可以正常有效

工作。

Matties :你们的通

用编译器有神秘的功

能——任何格式的文件导入进来,都能得出随

后可以操控的有效表格。

Schaal :希望以后这个功能可以成为我们的

秘密武器。当我在硅谷学习时,通常会要求你

只谈论愿景,也许还会稍微谈论一下要如何实

现这个愿景。现在我回到了德国,我又可以说

“嘿,让我们沟通一下现在的状况和未来想达

成的目标”,我们尽量不要让我们的方式阻碍

软件的发展,而是要提前沟通。这就是我们的

Luminovo 推出 EMS RFQ 工具

思维模式。

Matties :这个工具对客户有什么风险?如果客

户已经有了另一个工具,他们不太可能喜欢改

变,特别是对于创业公司。如果他们没有这类

工具,可能比较符合你们的预期。

Schaal :正如 Clayton Christensen 所说,理

想情况下,你正在“与非消费产品竞争”。我

们的入门客户是那些目前还使用 Excel 记录数

据的客户, 他们让我

们 能 够 涉 足 该 行 业,

收集真实的反馈并

进一步开发我们的产

品, 因此我们最终可

以赢得那些目前还在

前沿市场使用其他工

具的公司。这款 RFQ

进 入 EMS 领 域 是 我

们的开始。我们用不

到一年的时间完成了

其他公司要花4年

的时间才能达到的水

平。

Matties :我们经常能遇到的问题之一是导入

的 BOM 数据不完整。负责报价的人需要花费

大量时间鉴别确认一些重要问题,这种情况无

法避免。

Schaal :EMS 产品的最后阶段是 OEM 合作。

例如,通过网站,你可以登录并开始邀请客户。

你可以向他们发送登录密钥,他们就可以开始

在 BOM 输入 / 输出工具中进行协作。然后在

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2022 年 5 月号

一开始,这就像部件审批工作流程一样。用户

会说,“我有这个替代部件,可以批准使用吗?”

然后进入到部件的发运(这种事时有发生)环

节,但最终所有应该发生的协作或沟通都会在

这个软件中进行——协作是最重要的问题。设

计师通常必须与采购人员沟通,而采购人员必

须与 EMS 人员沟通。但我们的工具可以提供

点对点连接功能。这是一个非常有价值的功

能,尤其是目前部件供应短缺时。部件的信息

每天都在变化,所以更需要价值链上所有参与

者之间增强沟通和协作。LumiQuote 通过与供

应商的 API 接口自动更新部件的可获取情况,

取代了相关人员电话交流的过程,也就能更早

地与客户沟通替代部件事宜。

我们最终希望 OEM, 特别是设计师可以

进行自我报价的工作。一些定制样品生产工厂

已经尝试过此功能,但仍然总是与实际批量生

产脱钩。我们希望可以有这样一个空间——客

户上传他们的 BOM,然后进行首次沟通,在

我们的系统与客户沟通时,就取代了 EMS 的

初始参与。例如,在数据不够清晰的情况下,

我们知道这是 OEM 必须提供信息的内容。他

们可以自己察觉这一点并完成报价,从而帮助

每个环节节省时间。我认为这是这款 EMS 产

品的最终目标, 我们正在向 OEM 领域扩展。

现阶段,我们正在寻找一些问题的原因。如何

才能确保永远不会发生严重问题?

Matties :你刚才说的就是我在想的问题。这

个工具最终要把着眼点放在 EMS 领域。他们

可以坐在那里,用这个工具做自己的报价,回

答所有问题,然后上传数据,发给他们的首选

供应商。这就是你们最终想实现的目标吗?

Luminovo 推出 EMS RFQ 工具

Schaal :这才是最让人头疼的地方。我们不

想构建虚拟的 EMS, 只是上传数据, 而是真

正的制造工厂。当然,我们有机会帮助设计师

或 OEM 选择他们应该去沟通的对象、他们的

完美合作伙伴。即使这个报价引擎已经转移到

OEM 领域,以便他们可以事先评估他们的交

流对象,也许我们有办法弥补这个空白,并确

保人们花时间在增值的工作上,把这块蛋糕变

大,而不是把蛋糕切得更小。

Matties :但 EMS 会使用这款工具把报价只发

送给他们想要合作的 OEM ?所以每次你想开

展业务的时候,只需用这款工具中的窗口专门

把报价发给指定对象就可以了,不用发给其他

人。

Schaal :虚拟驻地工程师, 这个工具具备所

有制造业特点,含有一个优选部件库。我们肯

定会确保用户使用过程畅通无障碍。这也是我

们目前正在努力的方向。

Matties :这款工具可以简化整个 BOM 问题,

因为在所有 BOM 问题得到回答之前,不会把

BOM 发送到 EMS 那里。EMS 无追溯这些问题

的职责,OEM 需要负责这方面的工作,一旦完

成或者满意时,才会把 BOM 发送给 EMS。

Schaal :没错, 就是这样。最令人感到兴奋

的是业内有很多机会、空间供我们创新。通过

划分任务的优先性以及聘用更多工程师,我们

可以打造更多强大的功能。

Matties :你之所以有动力去研发 BOM 流程

或报价流程工具,是因为你们意识到这里有很

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2022 年 5 月号

多浪费的资源?

Schaal :我们刚开始时想的是 :“从产品概念

到产品可以投入市场,整个过程涉及到的所有

客户都应该触及到,我们要跟他们讨论产品遇

到的所有问题。”我们作为电气工程师,从个

人工作经验中获得了一些经验,但我们并不完

全了解市场。一开始, 必须至少展开 250 次

对话,并且通过检查表找到接入这个价值链的

好机会,我们发现了最常见的模式,每个人都

问 :“为什么还是这样?这怎么可能?为什么还

要浪费那么多时间?为什么还是需要为必要的

整理 BOM 工作准备提供专门的工作说明?”

Matties :我 们 经 常 遇 到 的 另 一 个 问 题 是,

OEM、EMS 或 PCB 制 造 商 会 整 理 所 有 数 据、

准备报价,但最后却拿不到项目。他们已经投

入了 10~20 小时来为 OEM 整理数据,他们感

到很生气,也不明白哪里出了问题。

Schaal :如果是一家创业公司, 那就是接入

了已有的流程。这不会是客户唯一使用的软

件, 至少还要有 ERP 软件。你们如何保证软

件衔接不冲突,而是能充实当前的工具使用环

Luminovo 推出 EMS RFQ 工具

境?对我们来说,很多人都有不同的看法,有

的人说 :“我们的报价成功率足够高,可能是

30%。所以, 如果把所有信息都放在 ERP 系

统中,有一些未使用的数据条目也无妨。”还

有一些人表示 :“不,报价速度不够快。我们

需要一张 Excel 表。”所以我们的观点是 :“既

可以像快艇一样迅速而敏捷地处理混乱局面,

又能帮 ERP 过滤掉所有不会拿到的项目。”你

使用 ERP 只是为了净化它的原始设计用途——

资源规划,而不是用来规划“我如何得到那个

报价”。

Matties :你们公司在市场份额、销售和公司

品牌营销方面有什么规划?现在处于什么阶段?

Schaal :马上就要完成内测。目前正处于与专

有合作开发伙伴一起开展合作的第一阶段,那

些公司已经付钱但尚未得到任何产品,因为产

品还没开发出来。我们还与一些合作伙伴在准

备研发新的功能。我们也可以从市场的底部开

始,因为现有解决方案对他们来说已经足够丰

富了。包括开发合作伙伴和第一批客户在内,

我们的内测平台上大约有 15 家客户。

现在我们已经比较成熟了,准备向更多客

户开放我们的产品。在第三季度,我们希望能

在销量上有所突破。年底之前,我们可以将更

多资源放在 OEM 价值主张方面。

Matties :听起来太棒了。Sebastian, 感谢你

接受采访。

Schaal :也谢谢你们。PCB007CN

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我一直是这个项目的导师之一。这个项目每年

会开设 4 期,其中两期在春夏、两期在夏秋。

迄今为止, 大约有 150 名学生参加过这个项

目,有很多学生毕业后都成为了我们的同行,

有一些留在了 Collins 工作,有一些去了其他

公司。很高兴能看到他们从实习生转变为正式

的从业者,看到他们不断成长,看到行业技术

在不断发展。

从镀通孔到表面贴装再到这些技术对行业

的革新意义,我的导师一直在讨论行业发生的

巨变。无铅技术仍存在相同的问题,对焊接材

料组合还是存在挑战。要怎么处理?怎么做才

能解决难题?Collins 公司是少数具有 10 年无

铅产品制造经验的国防项目承包商,多年来也

一直很成功。我们认为其中的关键就在于我们

都是真正的工程师,遇到问题时,能够想方设

法解决问题。

by Barry Matties

I-CONNECT007

本 次 采 访 中,Collins Aerospace 公 司 的

研究员、材料与工艺工程师 Dave Hillman 简

述了师徒制、疫情带来的变化以及焊接技术。

Dave 说 :“焊接技术仍未发生实质性的改变,

但使用方式会随着新技术的出现和封装尺寸的

不断缩小而不断发展。”谈到他的成功以及长

期供职于 Collins Aerospace 之秘诀时,他表

示自己“找到自己热爱的事情”。

Barry Matties :Dave,你在同一家公司的同

一个职位已工作了 35 年。这种情况可不多见

了。

Dave Hillman :能一直在这个岗位上工作是

我的荣幸。公司与 Collins 大学有合作项目,

PCB 组装专区

找到并从事自己热爱的工作

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2022 年 5 月号

Matties :你的专长领域是焊接技术,对吗?

Hillman :没错,我在爱荷华州立大学取得了

学士学位,大约 10 年后,我又回去攻读了硕

士学位。我是冶金学、合金和工艺、故障排除

等领域的焊接技术专家。这些领域真的很有意

思。我们行业似乎喜欢重蹈覆辙,金属脆化现

象可能是地球上最吸引人的主题,因为我们一

直在讨论这个问题。

Matties :我们总能听到一种说法,认为现场

失效的罪魁祸首就是焊接和焊点出现了问题。

作为这个领域的专家,你认可这种说法吗?

Hillman :我是认可的。如果不想让产品产生

缺陷,归根结底是要确保设计出的产品具备可

制造性。例如,为什么要让 3 个不同的产品设

计团队使用具有 3 种不同占位的同一个部件?

找到并从事自己热爱的工作

根本不需要 3 种不同的占位,只需要 1 种占位

的部件就可以,既可以使制造团队保持较高的

生产效率,还能使产品的焊点保持一致。

我的朋友 Doug Pauls 曾说过,如果能设

计出地球上最完美的产品但却不能生产它,这

种完美有什么意义?行业中的设计团队和制造

团队已经不再似之前那样是两处毫不相干的孤

岛,现在这两个团队的沟通非常紧密。

Matties :焊接过程出错的方式有多种。

Hillman :我们曾经极力追求“及时生产制”“零

在制品”和“低库存量”,以至于 COVID 疫情

突然暴发后连库存都没有,也没有安全储备货

品。“及时生产制”理念只有在一切井然有序

的情况下才能发挥出价值。我们都低估了这一

点对于工艺流程的关键性。

Matties :我们看到现在出现了用熔融焊料新

方式代替传统回流焊工艺的新趋势。你认为这

类新技术的市场接纳程度和实际的性能如何?

Hillman :我记得我的导师在我入行不久后就

对我说过一句话——“这是波峰焊设备, 但不

用花太多精力去了解这种设备,再过五六年这

种设备就要被淘汰了。所以我们不太常用到

它。”但这么多年过去了,我们现在还在用波

峰焊设备。焊接工艺的改进是随着实际需求而

不断改变的。

再 来 看 真 空 回 流 焊、 新 元 件、QFN 还 有

LED 技术。我们肯定不想这些元件的焊点出现

空洞,而回流焊炉制造商想出一种方式将迷你

真空系统放置在回流焊炉内部,以提高产量。

但组装厂因为制程批量和工艺流程不想采用批

Dave Hillman

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2022 年 5 月号

量工艺。

设备在不断发展, 但焊接技术还是老样

子——对于金属,用助焊剂去除氧化物,然后

形成金属间的连接。但操作方式会随着新技术

的出现和封装体积的不断缩小而持续发展。正

是因为工程师具备喜欢解决问题的能力,我们

才会持续看到层出不穷的新型创新技术。

Matties :至少在我看来,新技术的核心优势

在于不需要加热目标区域周围所有材料。新技

术可以精密定位到目标区域, 相邻材料不再

承受热应力循环,从而可提高整个产品的可靠

性。

Hillman :没错, 确实如此。产品越来越小,

要最大程度地减少操作带来的附带损伤。PCB

过去的间距是 1.25 mm,有很大的操作空间。

但现在的间距非常小,很容易在操作过程中出

现问题。这意味着操作需要更精细。

Matties :你刚才提到了导师制。对于刚入行

的年轻工程师而言,你会在焊接工艺方面向他

们提出哪些建议?他们应该做好哪些准备和规

划?

Hillman :这个问题非常好,SMTA 和 IPC 都在

努力创建针对新工程师的师徒制和辅助项目。

马里兰大学的 CALCE 中心和奥本大学的 CAVE

3 中心都在竭尽全力地培养人才,为行业输送

可立即投入工作的人才。

这个行业有很多白发苍苍的老人相继退

休。学校只教授学生如何学习,却不会教授学

生要学习什么。我真的很幸运,是由一些非常

优秀的导师将我带入行,不厌其烦地指导我,

找到并从事自己热爱的工作

为我答疑解惑。

我给工程师新人的建议是,不论从哪个领

域开始,首先就是找到一位导师。你能向谁请

教,能向谁问问题。不一定要从公司里找,还

可 以 通 过 SMTA、Universal、IPC 和 IEEE 等 协

会来寻找导师。要尽可能去找专业人士沟通交

流。我们这个行业很小,虽然不能讨论知识产

权和竞争优势的相关话题,但我们可以讨论一

些比较宽泛的主题。有很多人愿意帮助工程师

新人。

另一个建议是, 要对各种机会持开放态

度。我当初面试 Rockwell Collins 的这个岗位

时,是公司面试的第 3 位候选人,前面两位面

试者有更宏伟的目标,拒绝了这份工作机会。

所以说要不是足够幸运, 我不会有今天的成

就。要对机会持开放的态度,说不定那个机会

就能成就你的职业生涯。

Matties :你在同一个岗位上一干就是 35 年。

为此你感到过后悔吗?

Hillman :无怨无悔。我就像实验室里的小白

鼠一样,曾经也有人建议我转向管理岗,我虽

然知道自己可以胜任管理工作,但我更深知自

己的优势,我更善于钻研解决各种技术难题。

在 Collins 公司的这个岗位上一直做下去正是

我最希望的结果。

这是要给即将迈入这个行业的人的第 3 条

建议。问问自己,你所热爱的是什么?比如你

非常喜欢整合工艺流程, 或者是喜欢连接设

备,抑或是给工艺流程编程,只要你热爱自己

的工作,不论发生什么,一切都会水到渠成。

Matties :Dave, 我发现你对工作充满热情。

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2022 年 5 月号

如果每天醒来都可以做自己热爱的事情,最后

一定会取得成功。

Hillman :没错,多年来我都会对实习生强调

一点——工程设计容易,但人际关系很难。在

和同事及高级领导相处时我们总会经历各种波

折,关系也会有好有坏。如果真正想做的就是

解决问题,热爱自己的工作,周围的一切都不

重要,都可以克服。只要你享受自己用掌握的

技术来解决问题的过程,那就是伟大的职业。

Matties :能在一家企业文化和自己的价值观

高度契合的公司中工作, 也是十分幸运的事

情。你之所以能长久地在这个岗位上干下去,

也是因为公司的企业文化能够孕育你的成长。

Hillman :的确是这样。我一直都感到幸运。

找到并从事自己热爱的工作

Rockwell Collins 从 未 参 与 过 并 购 或 拆 分。

Rockwell Collins 从 Rockwell International

集团中剥离出来成为独立的公司,多年来一直

保持这种模式。这种情况非常利于职业发展和

企业文化的建设。

大公司有利也有弊。幸福掌握在你自己手

中,只要你在追寻自己真正热爱的事业,你就

能找到在大企业中的生存之道——解决问题、

接受事实,顺势而为做出调整。只要你热爱自

己的工作,其他一切都能水到渠成。

Matties :Dave,非常感谢你抽出时间接受采

访。你有丰富的专业知识,很高兴你能在此分

享你的智慧。

Hillman :不客气。PCB007CN

KLA 在 Touch Taiwan 智慧显示展

向业界介绍了 MicroLED 良率提升解决

方案,以实现成熟的制程,并有效的降

低成本。

KLA 提 供 包 括 外 延 片 处 理、

MicroLED 图样化、驱动 IC 生产、背光

模组及巨量转移等制程设备与解决方

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KLA聚焦MicroLED制程良率提升解决方案

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组件的占位越来越大。5G 固有的更高带宽要求

更严格的阻抗控制。如果不能通过精密控制线

路,HDI 上较细的走线可能增加信号衰减风险。

为了满足这些要求,5G 智能手机内的 HDI 上

可使用的空间大幅减少。

半加成法工艺(semi-additive process,

简称 SAP)是在生产超精细走线电路时用于

降低积层材料耗散损耗(Df)的成熟生产方

法。该方法利用了加成法工艺步骤,在基底介

质材料上添加铜,而不是用减成法工艺构建电

路图形。在此之前, 制造商只能生产出 3mil

的线宽 / 线距, 但使用 SAP 工艺后可以可靠

地生产出 1mil 以下的线宽 / 线距。若想进一

步减小尺寸,就需要采用 IC 载板制造行业常

用的各种 SAP 制造工艺了, 其中包括激光直

接成像(LDI)技术、改良后的激光钻孔技术、

超薄铜箔、导通孔填充全板电镀, 以及闪蚀

技术,融入了这些技术的工艺称之为改良 SAP

(modified SAP, 简

称 mSAP)。

SAP 使 PCB 制 造

商能够使用加成法丝

印技术而无需用去除

边 缘 的 蚀 刻 工 艺, 最

终可以大幅减少面积、

减少层数及电子产品

质 量, 并 可 提 供 很 多

有 益 于 RF 技 术 的 优

势。 图 1 展 示 了 现 有

技术工艺及其对应的

by Barry Olney

IN-CIRCUIT DESIGN PTY LTD / AUSTRALIA

PCB 设计师持续面临的挑战之一是产品尺

寸越来越小。但随着高密度互连(high-density interconnect,简称 HDI)结构的普及,或

多或少缓解了由外形因数导致的设计压力,与

传统 PCB 相比,HDI 能在单位面积内实现更多

的功能。HDI 通过更精细的走线、更薄的材料

和激光钻通孔,在设备微型化进程起着重要的

作用。传统 PCB 减成法蚀刻工艺很难生产出

3mil 以下的线宽 / 线距,使 PCB 设计随着电

子封装尺寸的缩小而变得越来越复杂——添加

额外的布线层和微导通孔层,增加必要的层压

周期次数,而这些方法也会对良率、可靠性和

成本产生影响。

随着智能手机技术进入 5G 时代,HDI 生产

技术得到了发展。输入 / 输出天线结构变得越

来越多,RF 前端也变得越来越复杂, 导致 RF

PCB 设计专区

面向半加成法(SAP)制造工艺设计

图 1 :走线宽度与工艺技术对比

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2022 年 5 月号

走线宽度。

智能手机、平板电脑和可穿戴设备市场促

进了 mSAP 工艺的发展, 使其已能应用于大

批量 PCB 生产。目前的设计融合了减成法蚀

刻工艺和 mSAP 工艺。这种技术组合对于更

薄、尺寸更小的母板设计起到至关重要的作

用, 这种设计可以为更稳健的电池释放出更

多空间。对第 11 代 iPhone X 进行技术拆解,

会发现其中的线宽 / 线距设计为 1.2mil(30μm),

而更高阶的设计拥有 0.4mil(10μm)的特征。

这种工艺完全颠覆了 PCB 设计。

SAP 可以更严格地控制走线宽度并可加工

出垂直的导体侧壁,大幅提升阻抗控制。在减

成法工艺中,需要先在铜层上涂覆一层抗蚀剂

涂层,然后再蚀刻去除不需要的铜,留下需要

的铜形成精细的走线。这种方法的最大缺点就

在于垂直蚀刻走线所使用的化学蚀刻剂也会溶

解掉走线侧壁上的铜。在剖面示意图中能看到

蚀刻后的走线是梯形的(图 2)。

而使用 SAP 技术, 只需在层压板上涂覆

非常薄的铜层, 然后电镀没有涂布抗蚀剂的

区域即可。随后再蚀刻去除导体间还残留的薄

铜。这种方法可以蚀刻出导体侧壁垂直的走

线,精度非常高,走线剖面几乎呈矩形,最大

程度地提高了电路密度,实现了精确的阻抗控

制,降低了信号损耗。使用传统的减成法蚀刻

面向半加成法(SAP)制造工艺设计

工艺时,受控阻抗的容差通常规定为 ±10%,

这 是 因 为 材 料 和 工 艺 都 存 在 偏 差。而 使 用

SAP,可以更精确地控制走线宽度容差,受控

阻抗也可以遵循更加严格的规定容差。

标准 SAP 工艺通过粗化或纹理化介质基

板达到足够的附着力, 但电镀 / 树脂界面处

粗糙的表面有可能在高信号速度下增加传输

损耗。为了改善高频信号传输的信号完整性,

SAP 工艺应该使镀层与树脂界面处具有高附着

力,同时又可保持界面比较光滑。因此,铜层

粗糙度应该保持在 1µm 以下。

BGA 球 栅 接 触 焊 盘 之 间 的 间 距 越 来 越

小,因此布线通道受到的限制越来越多。一些

FPGA 供应商了解 PCB 设计师在布线信号时面

临的挑战, 所以一直保持着 0.30mm 的接触

焊盘直径,从而最大程度地增加电路板外表层

上的导体布线通道。尽管智能手机和平板电脑

的尺寸已经稳定,现在的趋势是朝着系统级封

装发展而不是进一步缩小尺寸。未来我们必会

见到间距为 0.3 mm 或以下的更多芯片。

一般情况下,PCB 设计师通过 HDI 技术只

能布线到 BGA 四周最靠外的两行焊盘。多年

来, 针对一般低成本多层板的布线底线, 有

一条不成文的规定是不能挤压 BGA 焊盘之间

的一条信号走线或扇出导通孔。但只要你愿

意多花钱,这个底线也可以拉伸到如图 3 所示

图 2 :减成法工艺(左)和加成法工艺(右)形成的走线图形

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2022 年 5 月号

(右)。但 SAP 工艺保证了更大的自由度, 能

够在焊盘之间形成 6 个 1/1mil 的线宽 / 线距。

图 3(左)是在间距为 0.3 mm 的焊盘之间布

多条走线的示意图。但这种工艺也在接近极

限, 其原因并不是物理尺寸, 而是因为信号

完整性对阻抗和耦合有要求高。紧密布线的

信号走线会存在一些问题 :

·在 1mil 间距的走线之间,平行段之间非

有意的耦合效果极强。也许分组的同步总

线和数据通道还能承受这种强度,但对于

不相关的信号而言却是难以容忍的。图

4 所示是紧密耦合后出现的串扰呈指数增

面向半加成法(SAP)制造工艺设计

长,特别是外部的微波传输

带层。

• 走线的阻抗大小必须维持

在 40~50 欧姆之间,决定了

无法用 HDI 叠层的标准介质

厚度满足该要求。1mil 或以

下的极薄介质需要保持 1mil

走线具有 50 欧姆的阻抗 ;

但该技术可能不适用于标准

HDI 刚 性 板。 但 是 Apexyl

L P E N / L P E T 、D u p o n t

Pyralux Flex、ThinFlex A/

H、Ultrflex GTS 7800 以 及

Rogers R/Flex Crystal 和 Jade 材料均可

提供厚度为 1mil 的低损耗挠性材料,可

形成理想的挠性电路。

·除非能在顶(元件)层完成所有走线的布

线,否则仍需要扇出导通孔。使用焊盘内

导通孔和盲孔可以大幅减少所需要的板面

面积。

半加成法工艺在信号完整性方面也具有显

著的信号完整性优势。走线宽度更加可控,再

加之垂直的导体侧壁,大幅提升了阻抗控制。

与此同时,SAP 还可以通过减少环面积和增加

图 3 :SAP 工艺(左)与 HDI 布线(右)对比(来源 :Averatek)

图 4 :微带线和带状线层之间的间距变化及其导致的串扰对比

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2022 年 5 月号

密度的方式来降低寄生电感。使用 SAP 技术

还可以实现具有精细走线精度的 RF 特征。

3D 打印 PCB 也是加成法工艺。3D 打印技

术可实现任意的产品外形,有助于人们找到新

颖的解决方案来解决难题,从而实现新的产品

设计。从数字设计到生产出来的成品,整个过

程可以做到一站式无缝工艺。同时还可以打印

3D 天线 / 线圈,并消除损耗发生器。尽管 3D

打印目前能打印的最小线宽 / 线距为 3/4mil,

但对于样品生产而言具有巨大的优势——只需

几个小时在公司内部就能生产出多层板。

关键要点 :

·随着高密度互连技术的普及,由外形因数

导致的设计压力得到了部分缓解。

·传 统 PCB 减 成 法 蚀 刻 工 艺 很 难 生 产 出

3mil 以下的线宽 / 线距。

·HDI 的走线越薄,就越有可能增加信号衰

减风险。

·SAP 是可以用于生产超精细走线电路积

层材料的成熟生产方法。

·在 SAP 出 现 之 前, 制 造 商 只 能 加 工 出

3mil 的线宽 / 线距, 但现在 SAP 可以可

靠地生产出 1mil 以下的线宽 / 线距。

·若想进一步缩小线宽 / 线距,则需要采用

各种 mSAP 制造工艺。

·SAP 可使 PCB 制造商使用加成法丝印技

术,无需去除边缘的蚀刻工艺。

·SAP 可以更严格地控制走线宽度, 实现

垂直的导体侧壁,大幅提升阻抗控制。

·与传统的减成法蚀刻工艺相比,SAP 能提

供更加严格的阻抗容差。

·SAP 工艺可在焊盘之间形成 6 个 1/1mil

的线宽 / 线距,可增加布线密度。

面向半加成法(SAP)制造工艺设计

·在 1mil 间距的走线之间,平行段之间非

有意的耦合会非常强。

·1mil 及以下的极薄介质需要保持 1 mil 走

线具有 50 欧姆的阻抗。

·尽管使用焊盘内导通孔和盲孔可以大幅减

少所需的板面面积, 但 SAP 工艺仍需要

用扇出导通孔。PCB007CN

参考内容

1.Beyond Design: “Controlling the

Beast” by Barry Olney

2.“SAP and mSAP in Flexible Circuit

Fabrication” by Tara Dunn

3.“Achieving Fine Lines and Spaces Using mSAP” by Rich Bellemare and Jordan

Kologe

4.“mSAP: The New PCB Manufacturing

Imperative for 5G Smartphones” by Many

Gantz

5.Nano Dimension, Dragonfly product

datasheet

Barry Olney 任澳大利亚

In-Circuit Design Pty Ltd

(iCD) 公司执行董事。该

公司深耕 PCB 设计服务

领域,专门研究电路板级

仿真技术。其开发的 iCD

Design Integrity 软 件 整 合 了 iCD Stackup、

PDN 和 CPW Planner。 可 在 www.icd.com.

au 网站上下载此软件。阅读往期专栏或联系

Olney,可点击此处。

第112页

111 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

由于 CPWG 实质上是“在信号层上铺铜”,

因此被用于大量射频领域 [2],并被证明适用于

超高性能射频电路,行业为何存在这种矛盾的

观点?

为了调查这个问题, 我使用了 1 英寸的

50 欧姆微带线, 包括从端口 1 到端口 2 的干

扰线和从端口 3 到 4 并行运行的受干扰线(见

by Steve Hageman

ANALOG HOME

在 PCB 信号层上地线铺铜会使绝缘性更

好还是更差?两种情况都有可能,但通过适当

的知识和应用,这种技术将可改进设计。

本文将讨论如何使用真正的电磁仿真软件

模拟走线间的隔离。此外还将介绍避免各种问

题的经验。

事实还是谎言 ?

最近一位友人告诉我 :“我听说在信号层

的走线之间地线铺铜实际上会使走线之间的隔

离度更差。”我抓起一块射频板(见图 1)说 :“如

果是这样,那么我用接地共面波导(co-planar

waveguide over ground,简称 CPWG)构建

的这些射频板是如何工作的呢?它们的信号层

上都有地线铺铜,且工作频率非常高。”[1]

所谓更好的电磁性能,指的是比微带结构

更小、辐射更少、串扰性能更好。CPWG 结构

实质上就是在信号层上的地线铺铜,它运行良

好,否则射频工程师不会大量使用。

PCB 设计专区

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

图 1 :许多射频板采用具有更好电磁性能的

CPWG 结构构建

图 2 :在 Sonnet 中对这种 1 英寸、50 欧姆的干扰走线(端口 1 到端口 2)和受干扰走线

(端口 3 到端口 4)结构进行建模,以研究走线之间的耦合效应

受干扰走线 受干扰走线 受干扰走线

干扰走线 干扰走线 干扰走线

第113页

2022 年 5 月号

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

191226 007cn Pulsonix-print.pdf 1 12/26/2019 10:11:55 AM

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113 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

2022 年 5 月号

图 2)。我使用了典型的尺寸值, 就像在真正

的 PCB 上一样。走线宽度为 20 密耳,中心到

中心的间距为 60 密耳,在 9.5 密耳厚的 FR-4

基板上,模拟 Er 为 4.4。

当对图 2 中的结构运行 Sonnet EM 仿真 [3] ,

并测量从端口 1 到端口 4 的耦合(见图 3),

可以看到在 0~4 GHz 的频率范围内没有发生

异常。这是稍后将要用到的对比基准耦合。

在图 2 中添加地线铺铜会产生图 4 中的新

结构。地线铺铜与干扰走线和受干扰走线的实

际间距为 10 密耳, 因此对这些走线的 50 欧

姆阻抗的影响最小。

模拟图 4 中所示的走线和铺铜的耦合产生

了图 5 的新耦合图。看到该图的第一反应肯定

是“地线铺铜会使隔离度变得更糟”。也许是,

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

也许不是。正如我们将看到的,重点在于了解

所发生的事情, 因为在直流到光的任何频率

下,放置不当的铜都会破坏设计。

天线基础

为了理解图 4、图 5 和图 6 中的情况,需

要了解一些关于谐振和天线工作原理。大家可

能听说过“半波长”天线。这是一种为一半波

长的天线,作为辐射器有很好的效率。还有四

分之一波长的天线,也就是垂直于完全导电的

接地面放置的半波长天线的一半。如果没有额

外的匹配, 任何更短的天线都不会良好地辐

射。

如果在 PCB 上放置特定频率下四分之一波

长或一半波长或四分之一波长倍数的走线或任

图 3 :模拟图 2 所示结构的端口 1 到端口 4 耦合,

显示在 0~4 GHz 频率范围内没有任何异常

图 5 :图 3 结构的端口 1 到端口 4 的耦合测量结果,

该仿真显示了在约 3.2 GHz 频率下发生的异常情况

图 4 :在图 2 的干扰线和受干扰线上添加 10 密耳间隙的地线铺铜,形成新结构

幅度(dB)

频率 (GHz)

幅度(dB)

频率 (GHz)

受干扰走线

干扰走线

地线铺铜

地线铺铜

地线铺铜

干扰走线 干扰走线

受干扰走线 受干扰走线

地线铺铜

地线铺铜

地线铺铜

第115页

搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅 114

2022 年 5 月号

何铜结构,且在高于该频率的每个四分之一波

长处(一半波长、四分之三波长、全波长等),

且在特定频率下也可以产生谐振,并呈现非常

好的辐射。

我们假设铺铜是接地的,且处于直流和低

频下。然而在足够高的频率下,会产生如图 5

和图 6 所示的谐振。我们用图 3 的结构制作了

边缘耦合带通滤波器 [4],而不是走线屏蔽。

经验法则

常见的经验法则是, 在典型 FR-4 型 PCB

上信号的传播速度约为自由空间速度的一半 [5]。

因此,给定频率下的波长如公式 1 所示。

(1)

λ 代表 1 个全波长,以英寸为单位。重新

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

排列上面的公式,得到关键的四分之一波长频

率和长度,结果在公式 2 中。

(2)

再重新排列,波长为长度的函数

(3)

例如,已知图 4 中的铺铜长为 1 英寸,对

应 1.6 GHz 的四分之一波长,对应 3.2GHz 的

半波长,这正是图 5 中 Sonnet 仿真的谐振峰

值。

上面的公式可以根据运行频率预测关键走

线长度。例如,如果走线承载 100MHz SPI 时

钟,根据经验法则,方波需要至少 5 个谐波才

能准确再现方波形状。四分之一波长长度约为

图 6a :查看图 4 模型在激发时产生的电流密度很有趣。在 100MHz 下,不存在谐振。可以看出,正如

预期的那样,所有的高电流都在干扰走线中,并沿着铺铜边缘。红色表示高电流密度,而蓝色表示低电

流密度。

图 6b :在 3.2 GHz 频率下,可以清楚地看到谐振。受干扰线已经吸收了大量电流,并且假设地线铺铜

已经不接地了。可以看出,在铺铜中流动的电流比信号走线本身还要多!红色表示高电流密度,而蓝色

表示低电流密度。

第116页

115 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

2022 年 5 月号

3.2 英寸。承载此时钟的任何小于约 3.2 英寸

的走线作为辐射时效率变差。

另一个常见的经验法则是,如果没有重复

的时钟信号, 而是有上升时间快速的时钟信

号。已知上升时间的带宽如公式 4 所示。

(4)

其中,Tr 是以纳秒为单位的脉冲上升时

间,f 是以 GHz 为单位的信号等效带宽。众所

周知,1ns 的上升时间大约相当于 0.35GHz(或

350MHz)的信号带宽。

鉴于这些经验法则,可以根据信号的频率

和上升时间来计算关键走线长度。通常所有的

逻辑边缘现在都非常快,比大多数时钟信号所

需要的都快,所以通常使用上升时间方程来计

算所需的带宽,然后用它来计算需要注意的关

键走线长度。

这种“小于四分之一波长”的经验法则适

用于各种分析情况,在设计过程中牢记这一点

很有帮助, 此外, 高频 PCB 的故障排除更重

要 [6]。

修复

我们了解了关键频率和长度,现在可以继

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

续讨论仿真和解决方案。

我们刚刚证明,如果任何铜结构、走线、

铺铜或接地面的长度达到或超过激发频率的四

分之一或一半波长,都可以作为谐振天线。

现在回顾 CPWG 布局的第一张图片 ( 图

1)。注意到地线铺铜中的东西了吗?能看到铺

铜周围的小导通孔吗?实际上,这些导通孔将

接地缝合在一起,有效地提供了一种将地线铺

铜长度缩短到小于四分之一波长的方法。

那么如何修复图 4 呢?如何有效地使图 4

中的铺铜在任何方向上都小于四分之一波长?

如果我们在铺铜中放置接地缝合导通孔,就可

以实现这一目标 ( 见图 7)。

在铺铜中添加适当间隔的缝合导通孔表

明,在任何频率下,中央铺铜都起到接地的作

用。同时,即使在扫描的最高频率下,绝不会

像图 5 和图 6 中那样发生异常(图 8)。

如果处理得当,铺铜确实起到了真正的屏

蔽接地层作用,正如我们所设想的那样,它不

会使从干扰走线到受干扰走线的隔离度变得更

糟。对比原始模型仿真的隔离度曲线(图 3)

与适当缝合的接地铺铜(图 8) 的隔离度曲

线,在该仿真中添加适当接地的铺铜所增加的

隔离度约为 8dB,如图 9 所示。由图 9 可知 :

图 7 :为了修复关注点铺铜,可以在接地回路层上使用缝合导通孔,有效地使铺铜在高频下看起来更短,

并看起来更像是接地。将导通孔(深红色方块)对称放置在 0.5 英寸的距离处,以将中央铺铜分成小于

3.2GHz 四分之一波长的部分。

受干扰走线

干扰走线

地线铺铜

地线铺铜

地线铺铜

干扰走线 干扰走线

受干扰走线 受干扰走线

地线铺铜

地线铺铜

地线铺铜

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2022 年 5 月号

如果适当铺铜,在信号层中添加地线铺铜确实

可以提高信号间的隔离度性。当然,为了提高

PCB 的隔离度性和电磁辐射性能, 在所有层

中添加适当处理的地线铺铜是值得的。

现在,你可能会问 :“因为在这个案例中,

缝合导通孔的间距为 0.5 英寸,所以在 6GHz

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

的频率下不会出现新的谐振吗?”正如预测的

那样,将图 7 结构的扫描频率扩展到 8GHz 时,

确实在 6GHz 下显示有新的谐振(图 10)。

我们可以通过减少

缝合导通孔之间的间距

来 继 续 提 高 谐 振 频 率,

这也是我首先使用小于

四分之一波长作为间距

经 验 法 则 的 原 因 之 一,

因为在最终设计中保证

了足够的余量。此外这

些仿真是用无损耗铜和

基 板 材 料 建 模 的。 任

何 真 正 的 FR-4 都 会 在

3GHz 时 出 现 明 显 的 损

耗, 这些损耗有助于降

低峰值电流和超高频率

下的耦合。

图 8 :通过在铺铜中添加缝合导通孔模拟图 7 的

结构,显示谐振完全消失

图 10 :预测图 7 中适当缝合的铺铜将在 6GHz 附

近有新的谐振峰值,这正是我们所发现的。可以将

缝合通孔放得更近,这些仿真是用无损材料完成

的,任何真正的 FR-4 都将在 3GHz 以上产生显著

损耗,远低于此处模仿的能量峰值。

图 9 :对比原始模型仿真的绝缘性曲线(蓝色曲线)与缝合接地铺铜的隔离

度曲线(橙色曲线)

频率 (GHz) 频率 (GHz)

幅度(dB)

幅度(dB)

S41 耦合(dB)

频率 (GHz)

无地线铺铜与有适当地线铺铜的对比

第118页

117 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

2022 年 5 月号

应用

正如我们所看到的,对于结构将被激发的

最高频率,PCB 上每个铜结构必须小于半个波

长,最好小于四分之一波长 [6]。

以下是我在开始布局 PCB 时如何应用“小

于四分之一波长”的经验法则。我计算 PCB

上最高频率信号的四分之一波长,并记下这一

点。如果我策略性地将导通孔放置在高频铺铜

周围的距离小于该值,则没有任何问题,并且

由于其他布线要求,有些地方我无法保持这个

间距,这没关系。在这些地方,你可以跳过其

中一个导通孔或尽可能将它们放置在稍远的距

离处,PCB 仍然可以正常工作。您可以在图 11

中看到这一点,其中似乎缺失了一些导通孔,

因为我不得不避开其他层上的其他走线 ;但设

计仍然正常。

你可能无法告诉 PCB 软件工具, 每“X

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

英寸”有一个导通孔制约,

但在设计结束时, 你可以

将可见网格设置为你计算

的适当间距, 并确保网格

显示且非常明亮。这将提

供有关如何放置导通 以及

需要在哪里挤入更多导通

孔的视觉提示。

关于缝合导通孔尺寸

的最后一点说明 :如果查

看互联网上的一些评估板

图片 [2],会发现很多时候

非常大的孔用于缝合导通

孔。这是因为,在 PCB 走

线平面的 X/Y 视图中, 大

孔在 PCB 的 X 和 Y 方向上

具有较大的铜宽度。

这种大孔有效地形成了类似墙的结构,而

不是较小的孔会产生的“桩”,它使缝合导通

孔在更高频率下更有效, 所需的钻孔数量更

少。虽然在简单的评估板上使用大孔具有优

势,但这些大孔也会阻塞更复杂 PCB 所需的

布线通道。我通常将设计的最小孔尺寸用于缝

合导通孔,以保持布线选项的开放性,而且效

果很好。

其他好处

在外部信号层上铺设便利的接地还有其他

好处。

·示波器探测 :如图 11 所示,当使用示波

器进行探测时,可用的接地有所帮助。当

探测时钟信号时尤其如此,因为根本无法

使用示波器探头的长引线。

·修复错误 :好吧,谁没有设计过需要在其

图 11 :在外部信号层上铺接地铜有助于探测高频信号 ;将示波器探头接

地弹簧放置在附近的缝合导通孔中以实现接地接触非常容易。当在外层

有地线铺铜时,即使“拍打”电阻器和电容器来解决设计问题也更容易,

老实说,设计师总是会一次又一次地添加部件来修改样品……

第119页

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2022 年 5 月号

上“拍打”电阻器或电容器才能使其正

常工作的电路?在顶层和底层附近有接地

面,使解决这种问题变得非常容易。

·提高辐射性能 :在信号层上适当地线铺铜

确实降低了总体设计的辐射,方法是将电

场线弯曲到铺铜中,而不是让它们远离空

间。可以这样想 :如果我在 PCB 上创建

天线走线,然后铺铜包围,如同制作一种

同轴结构,会破坏该走线作为辐射器的有

效性,因为电场已经与周围空气短路。每

个人都会认为同轴电缆是在没有辐射情况

下传输信号的最佳方式。适当设计的地线

铺铜对附近的走线也有着几乎相同的作

用。注意, 可能需要调整最终的走线宽

度,以便通过接近铺铜保持所需的阻抗水

平 [7]。

·散热 :对于 PCB 整体而言, 更多的铜意

味着更好的散热,缝合导通孔将 PCB 连

接在一起散热。

添加铺铜的可能缺点

·添加导通孔和钻孔可能会增加成本

·需要花时间适当添加铺铜和缝合导通孔

·不当的地线铺铜确实可能会使情况变得更

结论

问题不在于“在信号层上地线铺铜会使设

计变得更糟”,而更像是“在任何地方放置不

当的铜都会毁掉设计”。一旦了解了真正的情

况,借助易于使用的 EM 仿真工具,将可极大

地改进设计。PCB007CN

地线铺铜可否降低信号间的隔离度?

参考内容

1.“How to Make a Quick Turn PCB

That Modern RF Parts Will Actually Fit On,”

and “Benefits of Coplanar Waveguide Over

Ground,” by Steve Hageman.

2.For more examples of boards created

with CPWG construction, just do a web image search for “Hittite Evaluation Board.”

Hittite (now part of Analog Devices) is famous for doing all their prototype boards

using the CPWG technique.

3.The Sonnet EM simulator and a free

lite version are available at www.sonnetsoftware.com.

4.To see examples of filters of this type,

do an internet image search for edge-coupled filters.

5.“Propagation Times and Critical

Length—How They Interrelate,” by Douglas

Brooks.

6.Another example of using the “quarter of a wavelength” rule of thumb, visit

AnalogHome: Decoupling RF Circuits Part

1.

7.There are numerous free calculators

available that will do calculations for CPWG

structures, or you can use Sonnet.

Steve Hageman 是 Analog Home 公司的创始人,

任首席工程师。

第120页

119 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

楚标准减成法工艺和新加成法工艺的区别、两

种工艺对走线阻抗的不同设计要求,以及更密

集的布线对信号完整性的影响。

对比减成法工艺与加成法工艺

先从简单的宏观视角来比较这两种工艺。

减成法工艺从已经层压了具有一定厚度铜基层

的基板开始制造 PCB, 然后通过化学电镀将

铜沉积到电路板的外层, 包括钻孔和导通孔

内。随后施加设计图形,用抗蚀剂电镀暴露的

走线和导通孔,再进行蚀刻。要蚀刻去除没有

电路图形区域上的铜, 这是减成法工艺的工

序,也是其局限工序。因为如果垂直向下蚀刻

铜,蚀刻剂也会在施加的设计图形下方沿着水

平方向蚀刻去除铜。从剖面看,减成法工艺形

by Tomas Chester

CHESTER ELECTRONIC DESIGN

随着球栅阵列封装(ball grid array, 简

称 BGA) 的 间 距 从 1.0 mm 减 小 到 0.8mm、

0.4mm 甚至更小,元件封装行业的技术发展

显而易见,与此同时,这些部件相关的密集电

路的扇出和布线变得越来越难。目前,通常使

用 高 密 度 互 连(high-density interconnect,

简称 HDI)方法来完成这些部件的扇出,通过

减成法蚀刻工艺和导通孔构建出最细的走线,

实现 PCB 内层的连接或逃逸。

现在,可通过新的制造工艺来解决布线难

题。加成法及半加成法工艺能轻松且可靠地制

造出 0.075mm 以下的线宽 / 线距。这种技术

带来新的挑战——工程师和设计师需要了解清

PCB 设计专区

带加成法走线的 PCB 设计

第121页

2022 年 5 月号

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第122页

121 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

2022 年 5 月号

成的走线呈梯形。一个比较严重的隐患在于如

果走线高度是宽度的一半,那么可能会蚀刻去

除走线。

而加成法工艺类似于 3D 打印。PCB 的构

建从没有铜的层压板材料开始,在化学镀铜的

薄种子层或薄层压铜箔上“积层”走线。加成

法工艺不仅能使线宽 / 线距减小到 0.010mm,

还能使走线剖面呈矩形。

正是有了这种制造工艺,形成了完整的走

线,关注点就转至走线阻抗。根据计算得出的

阻抗,最终值基于形成的走线宽度及走线距其

参考返回路径的高度。不论结构是带状线还是

微带线, 当然都会产生一些影响。一般的减

成法蚀刻工艺通过在走线与其返回路径面之

间采用 0.050mm 厚介质材料,能轻松形成阻

抗为 50Ω、宽度为 0.075mm 的走线。可是一

旦我们需要像使用加成法工艺那样制造小于

0.050mm 的走线,减成法蚀刻工艺就很难满

足需求了,而且介质材料的厚度也要进一步减

小,才能保持 50Ω 的阻抗。这就是问题所在。

如果市场上有超薄材料,供应也会非常专有,

成本非常高。

尽管转而采用共面波导方法可以略微改善

走线阻抗,但介质材料厚度对最终阻抗仍起到

关键作用。

对信号完整性的影响

为了全面概述加成法设计,我们需要衡量

这类设计对信号完整性的影响。之所以要使用

这种微型走线是为了能够增加设计的密度并协

助布放密集的元件。随着走线宽度减少到微型

级,要提高在更小区域内布更多走线的能力。

通过阻抗测试了解到,由于介质材料厚度的限

制,铜层距返回路径的距离仍与之前相同。这

带加成法走线的 PCB 设计

就意味着最终信号流经走线所产生的场大小还

与之前相同,但为了增加设计密度,已使场内

相邻走线的距离更近了。

这就很容易得出结论 :增加布线密度只会

增加出现串扰和其他信号完整性问题的可能

性。为了克服可能的串扰问题,需要尽可能将

走线分布在更广的区域内,且要使返回路径尽

可能离走线很近。如果想使走线靠得更近,则

需要通过扇出的方式尽可能减少平行的方向。

还有, 需要将属于同一界面的走线组合到一

起,这将有助于加强抗噪性。

设计师 / 工程师在了解了这些知识后,要

如何在设计中采用这种新型制造工艺?首先要

做的事情就是与制造商沟通。现在市场上有不

同的加成法工艺,例如 A-SAP ™ (Averatek 公

司的半加成法工艺)和 mSAP(改良型半加成

法工艺)。从走线宽度到走线高度的加工,每

种方法都有各自的潜力,所以了解制造商的制

造能力之后才能设计出恰当的技术指标。现

在,加成法设计可以实现更宽的走线,就像减

成法工艺也能实现低于 0.075mm 的走线一样。

制造商的制造能力界定了能实现的最小走线宽

度,而 0.075mm 的走线宽度就是考虑转而采

用加成法设计技术的转折点。

根据经验来看,用加成法工艺构建走线的

设计最适合密度大或微型元件封装的扇出。这

种技术可以在不需要增加 PCB 层数的前提下

接触到更多元件引脚,从而用更低的成本生产

出更可靠的 PCB。但需要关注的是封装区域

内,但凡可以不受限制地进行布线,线宽度及

线距都应该增加。因此, 允许 PCB 上大部分

常规走线之间还有封装区域内小的扇出区域的

阻抗略微不匹配。

第123页

搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅 122

2022 年 5 月号

新的布线方式

在对加成法 PCB 布线时, 设计师可能要

转变思维模式,不能再用传统的布线方法。一

般情况下, 当设计中规定了 PCB 的外形、叠

层和限制因素之后,每个区块 / 部分都会被放

置 / 布线到 PCB 的外层,利用 PCB 的内层来

尽可能多地连接不同的布线区域。使用加成法

设计之后, 就可以利用共面波导来增加 PCB

外层的布线密度,充分利用每层,进而减少板

层和导通孔数量。

结论

与传统的减成法蚀刻工艺相比,加成法工

艺和半加成法工艺有诸多优势。其中包括可以

带加成法走线的 PCB 设计

构建 0.010mm 的线宽 / 线距,不仅比任何减

成法工艺构建的线宽 / 线距要细得多,而且还

能形成垂直剖面的走线。密度增加也意味着串

扰增强以及其他信号完整性问题增多。

加成法及半加成法很可能会成为更加主流

的工艺。所有设计师或设计工程师只需稍作

规划,就能设计出用加成法工艺制造的 PCB。

PCB007CN

Tomas Chester 是 Chester Electronic Design 公

司 创 始 人, 兼 硬 件 设 计

师。

编 者 按 :本 文 为 Indium 公 司 Ron Lasky

撰写的有关虚构人物 Maggie Benson 故事连

载,旨在介绍 SMT 组装的持续改进和再教育。

本文为该系列的第十部分,连载 9 中提出了 :

老破工厂还有救么?本期您将了解到,Benson

Electronics 公司会收购 Ivy Electronics 公司吗?

收购价会是多少?有什么收购行动计划?什么是

5S 和 8Muda ?

Maggie 让 Frank 和 Chuck 多花一天时间

研究 Ivy Electronics 公司。之后,团队(Maggie、

John、Frank 和 Chuck)讨论了是否应该收购该

公司。

John 问,“各位,有什么新发现?”

Chuck 说,“Ivy Electronics 有很大的改进

和增长空间,这可能是个好消息。但他们的返

工站一团糟,我和 Phil Consol 合作应用了 5S1

连载!构建持续改进的平台10:收购策略初探

方法, 我们在大约一

个小时内就解决了一

个问题(图 1)。我认

为 Phil 变 成 了 5S 转

化者。我们还发现了

Muda2 问 题( 图 2)。

我 马 上 让 Frank 谈

谈库存问题。关于我

观察到的 Muda 问题,“移动”是一个大问题。

PCB 需要运到第二栋建筑完成返工。然后,在

对未来订单的预期中,我们发现“生产过剩”。

他们一些未来订单从未真正实现,最终变成了

废品。除此之外,他们的初通率仅为 90%,因

此还存在“缺陷”问题。”

更多详细的内容,请点击这里。

第124页

123 搜索公众号“PCB007 中文线上杂志”订阅

活动日历

慕尼黑电子上海展

原定 2022 年 5 月 6-8 日,官宣延期待定

中国上海

一步步新技术研讨会(深圳)

2022 年 5 月 19 日

中国深圳

国际电子电路(深圳)展览会

2022 年 6 月 27-29 日

中国深圳

慕尼黑上海电子生产设备展

2022 年 7 月 13-15 日

中国上海

NEPCON China 2022

2022 年 7 月 21-23 日

中国苏州

国际电子电路 ( 上海 ) 展览会

2022 年 9 月 13-15 日

中国上海

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2022 年 10 月 5-7 日

中国上海

NEPCON Asia 2022

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中国深圳

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2022 年 10 月 27-29 日

中国上海

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EDY YU

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市场营销服务 :TOBEY MARSICOVETERE

TOBEY@ICONNECT007.COM

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《PCB007 中国线上杂志》 由美国 BR Publishing, Inc.(942 Windemere Dr. NW, Salem, Oregon, USA 97304)出版 © 2021 BR

Publishing,Inc. 未经授权禁止转载。不对

任何人因出版物中内容的错误 / 疏漏造成的

损失或损害承担任何责任, 无论这些错误 /

疏漏是否属于意外或疏忽,或其它任何原因。

2022 年 5 月号总第六十三期《PCB007 中国线上

杂志》是由 BR Publishing 公司出版的电子月刊。

更多精彩内容敬请期待

PCB007中国线上杂志:

六月 :投资回报率

电子电路制造行业涉及的材料与制程种类非常

多,同时又面临产品要求的逐年提高、技术工

人缺乏、供应链不稳定等难题。那么如何进行

投资提升生产能力,不断提升自身的竞争力?

投资回报率 ROI 将是衡量的黄金法则。

《 数 字 时 代 先 进 制 造》...........................................78

《 印 制 电 路 工 艺 验 证》...........................................12

《 柔 性 电 路 手 册》....................................................94

《 高 密 度 互 连 HDI 手 册》.......................................18

《 印 制 电 路 组 装 之 智 能 数 据》.............................50

《 自 动 化 与 高 阶 制 程》............................................6

IC007 图书馆 .............................................................4

杂 志 订 阅 ............................................................ 封 底

珠 海 镇 东 .................................................................46

国 际 电 子 电 路 ...........................................................8

Atotech..........................................................52

BTU...........................................................86

CIMS.....................................................................34

Chemcut.........................................................14

CyberOptics.....................................................68

Downstream Technologies...........................120

D.B. Management.....................................40

ESI.............................................................10

Gardien....................................................60

Gen3.......................................................96

IPC...................................................................82

KYZEN...................................................................74

MacDermid Alpha...........................................26

NEPCON CHINA...............................................62

Orbotech........................................................64

Schmoll Asia..................................................30

Siemens Digital Industries Software.................76

SüSS MICROTEC..................................................56

Pluritec........................................................2

Pulsonix.................................................112

TUC............................................................42

VJ Electronix..................................................84

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2022 年 5 月号

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