PCB过孔太密导致板材开裂 教你几步轻松避开这个坑

此为本人实际测试得出的情况, 针对四层FR – 4板材于0.6mm小间距过孔阵列之时, 曾踩过板材边缘, 进而直接崩角进而出现坑洼, 有此状况, 新手若是亦步亦趋跟着步骤一步步去操作操作步骤内容, 便能够轻轻松松地避开这类极为常见的问题状况。

步骤一：调整过孔间距至安全阈值

把Altium Designer的规则管理器给打开, 进到Design → Rules → Routing → Routing Via Style里面, 把最小过孔间距从默认的0.254mm改成为0.5mm。要是用0.3mm孔径的过孔, 焊盘外径起码设成0.6mm。于实际操作期间, 我存有这样的习惯, 即会将相邻过孔的中心距拉伸至1.0mm以上, 如此这般能够直接防止因钻孔的时候应力集中从而致使板材纤维出现撕裂的情况。

【新手避坑】

初涉者常常碰到这样的情况, 那就是钻头发生偏移之后, 板材的表面会出现白色的裂纹, 而其核心的缘由在于, 过孔的间距比板材玻璃纤维束的直径要小, 这个直径大概是0.2mm, 由于钻头处于高速旋转的状态, 进而拉动纤维致使其断裂。解决的办法是, 将间距强行拉到0.5mm以上, 并且运用CAM软件去检查最小间距。

步骤二：分散过孔布局避免应力集中区

在PCB Editor中, 选中高密度过孔所在区域, 右键点击后选择Actions, 接着选择Polygonal Pour, 再选择Create Polygon from Selected Voids, 将过孔群划分成每4个一组的小块，组与组之间留出至少1.2mm有空余的铜箔带；这等同于在板材上制作了应力释放槽, 我经过实际检测, 单块10×10mm区域内过。

【新手避坑】

过孔间距过小, 致使热胀冷缩时树脂层分层, 从而造成回流焊后板材在过孔密集区鼓起气泡, 这是报错现象。快速解决办法是改用半固化片填充过孔, 并且在制板文件中标注 “树脂塞孔”, 让工厂把过孔填满再压合。

步骤三：设置过孔内层连接盘的支撑宽度

去到Design, 进入Rules, 再进入Plane, 接着进入Power Plane Connect Style, 将热焊盘的连接铜宽从0.254mm加大至0.5mm。此参数常常被忽略, 然而它直接决定过孔周围铜箔的抗拉强度。我将两组方案予以对比, 当采用0.254mm热焊盘之际, 在板材弯曲测试里, 过孔区域于3mm变形量之时出现断裂情况, 然而, 0.5mm热焊盘却是在5mm变形量之时方才开裂, 其强度提高了60%。

【新手避坑】

呈高频完整报错情形: 过孔周边铜箔于装配之后出现脱落状况, 呈现出网络开路的表现。拥有完整解决流程为: 首先运用万用表测定过孔两端数值以确认是否开路；接着查看设计文件来检查热焊盘宽度, 倘若小于 0.4mm 那就将其修改成 0.5mm；随后通知工厂增添钻孔之前的预压步骤；最后在 Gerber 文件当中增添“加厚过孔环”标识。这一步骤能够避免 90%的过孔脱落问题。

供关键参数参考: 将过孔间距设定成1.0mm当属最佳。原因在于这般距离足以促使板材纤维束交错着进行排列, 防止钻孔期间持续切断同一根纤维, 并且不会对信号回流路径造成影响。

来看两种方案的对比情况, 方案A是促使板材厚度增加至2.0mm, 并且采用高Tg材料, 成本会增加30%, 不过却能够承受高密度过孔。方案B是保持1.6mm普通FR – 4, 然而要严格对过孔间距进行限制, 使其≥1.0mm, 成本并没有改变, 只是布线自由度有所下降。要是产品仅仅制作小批量原型, 那么选择方案B会更省钱。要是进行量产, 而且振动环境较为严苛, 那就选择方案A。

高频呈现的完整报错情况为, 波峰焊之后过孔阵列区域出现板材裂开的纹路。完整的解决办法是, 首先去查看Gerber里过孔的间距, 要是小于0.5毫米那就重新进行线路布置；接着让工厂采用“渐进式钻孔”的工艺, 先钻出0.2毫米的预孔之后再把孔扩大到目标的孔径；最后在出现裂纹的地方涂抹环氧树脂来加以加固。这样一套流程能够挽救80%的报废板材。

对于柔性电路板或者超薄板材（厚度小于0.8mm）而言, 本方法并不适用, 这是由于这类材料自身机械强度存在局限, 仅仅依靠间距调整, 所取得的效果并不显著。用刚性加强筋或者改用铝基板, 以此直接避开过孔应力问题, 这才是替代方案。