经验案例|OSP+ENIG混合表面处理PCB设计方法(连载一)
2023-04-04新闻来源:云尖信息平台 点击数:551次
摘要
本文主要介绍OSP+ENIG混合表示处理方式在单板设计中的具体操作方式。
目录
1 设计要求
1.1 钢网层
1.2 散热过孔
2 特殊设计
2.1 BGA背面加测试点的操作方式
2.2 结构定位导致区域冲突
2.3 双面开小窗孔设计
3 操作方式
3.1 建立光绘层OSPTOP/OSPBOTM
3.1.1 在subclass中增加两个层:OSP_TOP/OSP_BOTTOM
3.1.2 增加光绘OSPTOP/OSPBOTM
3.1.3 选择OSPTOP/OSPBOTM中的内容
3.1.4 复制Display_TOP/Display_BOT层到OSP_TOP/OSP_BOTTOM
3.1.5 FILM OPTIONS的设置
3.1.6 增加OSPTOP/OSPBOTM的层描述
3.2 规则设置
3.3 OSP区域设计
3.4 出光绘
4 Drill层标注
5 设计检查
一、 双面开小窗孔设计
1.0mm间距BGA区域内过孔全部塞孔,B面的测试点采用SMD方式(封装ICT-SMD25-BTM),封装不采用测试孔,规避抗沉金膜遮蔽空间不够的问题
PCB设计文件中杜绝PTH孔T/B面表面处理不同、同一个亮铜区存在不同表面处理的设计。
所有OSP区域和ENIG区域之间距离要满足16mil。
1.1 钢网层
由于封装情况不同,大部分表贴焊盘的钢网是可以完全覆盖pin的,但也有少部分表贴焊盘的钢网是不规则的图形,封装钢网做在Package-Geometry/Display层。如下图所示,此类情况要保证OSP区域完全覆盖最大裸露信息。
图 1 钢网未完全覆盖pin
1.2 散热过孔
散热焊盘背面一般要求做开窗区域,若散热焊盘上有盘中孔,且背面有开窗的情况,需要做OSP表面处理。
图 2 带盘中孔阻焊区域做OSP表面处理
若无盘中孔,背面虽然有开窗情况,背面的开窗区域两种表面处理都有可能。(此类设计默认采用ENIG表面处理)
图 3 不带盘中孔阻焊区域
二、 特殊设计
比如屏蔽壳器件为通孔回流焊接,正面焊盘包括槽孔都有钢网,槽孔背面没有钢网也没有开窗,两面必须使用同一种表面处理。光口连接器的开窗区域涉及到压接器件引脚是不做OSP表面处理的,结构上指定螺钉孔的开窗区域也是不做OSP表面处理的。若单板上某个区域单独一个区域开窗,开窗区域没有螺钉孔,也没有压接器件引脚等,两种表面处理情况都可以,默认采用ENIG表面处理。
2.1 BGA背面加测试点的操作方式
BGA背面测试点若直接加在BGA通孔上,那通孔在top面的开小窗距离BGA焊盘就不满足16mil的要求。(BGA特指PIN中心距离为1.0mm的BGA封装)
操作方式是加表贴测试点,如下图所示:
图 4 BGA背面加表贴测试点
测试点和同网络过孔相切(相交一点也可以,由于目前工艺没有指定要求,所以目前设计建议都以相切为准),和其他过孔保持4.5mil以上的距离。
在allegro16.3以及16.5中,通过将same net spacing中via项bottom层1.0BGA thru via to test via的间距设置成0mil,就可以把DRC去掉了。
图 5 allegro16.3中Test Via to Thru Via的DRC关闭方式
2.2 结构定位导致区域冲突
下图中蓝色封装布局在背面的一个发光二极管,左右焊盘为表贴焊盘,中间为一个非金属化孔,在正面相同的位置布局一个按键开关,按键开关虽然焊盘也是表贴焊盘,但由于其属于常接触点,采用ENIG表面处理方式。
理论上背面布局的二极管表贴焊盘采用OSP表面处理方式,那么背面除了两个表贴焊盘之外的区域要采用ENIG表面处理。实际制作的时候首先制作ENIG区域,用干膜保护好OSP区域,由于发光二极管的表贴焊盘和非金属化孔的间距不满足16mil,所以可能导致发光二极管的表贴焊盘部分区域有沉金现象。这是工艺禁止的,所以背面的发光二极管的表贴焊盘也要做ENIG表面处理。操作方法是在drill层添加说明。
图 6 表面处理特殊情况
图 7 表面处理特殊情况示意图
2.3 双面开小窗孔设计
单板设计中GEN过孔是典型的双面开小窗孔,此类过孔设计在OSP+ENIG表面处理的单板设计中要谨慎使用,因为双面开小窗的孔若不加以特殊说明,其表面是需要做ENIG表面处理。若对双面开小窗的孔和SMD焊盘或其他OSP区域间距不加控制的情况下,设计很容易导致OSP和ENIG区域间距不足。
鉴于以上可能出现的问题,我们限定OSP+ENIG表面处理的单板设计中双面开小窗的孔仅限使用于单面漏铜区域。比如光口下方可能存在单面开窗的情况,或者多个开窗区域合并设计情况等。由于双面开小窗的孔需要做表面处理,设计的原则就是过孔的两面必须使用同一种表面处理方式。
如下图设计中,绿色和粉色分别对应背面和正面的阻焊开窗,由于开窗在光口连接器下方,默认采用ENIG表面处理。双面开小窗的过孔的正面就是ENIG表面处理方式,背面也必须是ENIG表面处理方式,所以下图设计OK,无需再做其他说明。
图 8 单面开大窗区域ENIG表面处理设计
图 9 单面开大窗区域OSP表面处理设计
只需在OSP_BOTTOM层,在这四个过孔的位置添加四块shape,大小可参考过孔的soldermask层。这样,这四个过孔的两面都采用OSP表面处理,如此设计也是OK的。
图 10 单面开大窗区域过孔OSP表面处理设计