电路板的尺寸规划与控制

多层电路板是由介电层及线路所构成的结构性元件，而线路配置在介电材 料的表面及内部。在从事设计工作时必须要有共通的尺寸规划准则，否则无法 使市面上的多数电子元件达成共通性，这样的配线设计规则就是PCBA板的设计准则（Design Rule)。

1 格点（Grid)

  因为电路板上所有的元件位置都是相对坐标关系，在原始的电路板线路配 置想法，是以设想的格线在电路板平面上分配区块。由于电路板是先由欧美国家主导，因此早期的规格是以1/10英吋为一格的尺寸，而公制单位则以2. 5mm为一格，以英制而肓相当于lOOmil。以此为基础，对不同的间距再作细 分，作出孔与铜垫的位置配置，这是传统的通孔元件设计原则。但在表面组装 方式(SMT- Surface Mount Technology)风行后，还将孔配置在格点上已是 不切实际的做法。设计上虽然有格点存在，但实际设计几忽已不受格点的限 制，孔愈来愈以导通为目的，至于盲、埋孔更与格点无关。

  这样的变化影响最大的部分是电气测试，由于传统的电子元件接点是以格 点为设计基础，因此不论钻孔或焊接点的设计都是以格点为基础。因此遵循格 点设计的电路板都可以使用所谓的泛用治具（Universal Tool)进行电气测 试，但是格点原则被破坏后测试必须走向更密的接点形式，因此小量产品开始 使用所谓的飞针设备（Flying Probe)测试，而大量生产则使用专用治具 (Dedicate Tool)测试。

2 线宽间距

  细线设计成为高密度电路板发展的必然趋势，但细线的设计必须考虑细线 路的电阻变化、特性阻抗变化等影响因素。线路间距的大小受制于介电材料的绝缘性，以有机材料而言约可选取4 mil为目标值。由于产品需求及制程技 术的进展，间距约2mil甚至更小的产品也进入了实际应用。面对半导体封装 板的进一步压缩线路间距，如何保持应有的绝缘性就成为必须努力的课题，幸 好多数的高密度封装板操作电压也相对降低，这是值得庆幸的。

 3微孔直径与铜垫直径尺寸

表1所示，为现行电路板规格水平。 铜垫直径一般都设计为孔径的2. 5?3倍之间， 在电路板以表面黏着为主的设计时，电镀孔除 用于层间连接外仍有部分用于插件功能。

  表内的结构有通孔及盲埋孔，埋在板内的孔被某些人称为交错孔IVH (Interstitial Via Hole)。它是将有镀通孔的内层板继续压合后，构成微 孔层间连接的电路板，这些微孔的制作以小直径设计才能发挥节省空间的功 能。一般机械钻孔，以制作大于8mil的孔径较经济，虽然现在有号称可以制 作< 4 mil的产品，但成本过高并不实际。

   受到机械孔径及生产速率的限制，使用增层法的电路板不但表面孔会使用 微孔技术，对内藏的通孔而言也会设计较小来提升密度。孔径缩小使线路配置 的自由度大增，高密度增层电路板因而得以普及。

表1    所示为现行电路板规格水平

4 层间构造

  多层电路板的层数设计，主要决定于可容许的配线密度。以往电路板以四层板居多，主要是源自于信号线需要电磁遮蔽之故，并非来自于绕线密度需 求。由于电子元件的复杂度提高，原本的绕线密度及层次设计已无法满足需 求，因此层次才逐步提升。但由于增加层数会增加制作成本，在初期设计时又 想要尽力降低层数。因此，使用较多微孔、细线，仍可在有限的层数下达成元。 件连结。即便是如此，随半导体元件的进步神速电路板整体层数仍在逐步攀升。

  在线路构造方面，由于电子产品的整体功率不断提高、传输速率也不断增 加，因此在空间有限又要保持导体截面积的状况下，不少的设计会要求较高的 线路厚度但又要做较细的线路。对于层间介电层厚度控制及其容许误差等也有 较严苛的限制，因此内层基材及胶片的配置就会变得十分重要。一般电路板的 压合结构都会探用对称设计，这是为了降低应力不均所作的考虑。图1所示为典型的多层板结构。

图1   所示为典型的多层板结构

  对电气特性要求严格的产品，正确整合特性阻抗、电源与接地层的层间厚 度容许公差都会变得更严苛。因此不少的制作程序是将关键的厚度层次以基材 先作出来，而较不重要的层次则交给胶片来完成，因为基材事先已硬化可以用 筛选的方式挑选合于规格的基材制作，因此可以提升良率及电气表现。

  在设计高密度增层电路板时，要依据绕线密度决定线路层数，而以电气特性决定布线方式、层间厚度、线路宽度厚度。为防止板弯板翘，尽量探用对称 压合设计。一般高密度增层板的电源及接地层多数会设在内层硬板上，信号层 则以增层线路制作以整合阻抗特性，但对更高层次的产品则未必遵循此规则。