Julie Ellis作为迅达科技公司（下文简称TTM）的现场应用工程师，经常会发现电路板设计师和制造商之间可能出现的问题。在慕尼黑的AltiumLive活动中，我与Julie探讨了老生常谈的设计交接问题、HDI的趋势以及她对新设计师的建议。
Barry Matties：Julie，作为一名现场应用工程师，你主要负责制造团队和设计团队之间的联络，对吗？
Julie Ellis：是的。有时候，合同制造商充当这个角色，他们为我的客户购买、制造和组装线路板。
Matties：你的位置很独特，可以看到挑战、成功、挫折等各种事情。能谈谈你的背景吗？
Ellis：我一开始在爱荷华大学学习工程学，在20岁时跟随男朋友去了加利福尼亚州。当我在加利福尼亚州立大学富勒顿学校完成学业时，我很幸运地被授予在休斯飞机公司继续学习工程学位。毕业后，我继续留在休斯公司担任设计工程师5年。然后我离开休斯，做技术销售和支持。
Matties：接着你就来到了TTM公司？
Ellis：事实上，我还做过很多事情，因为我是半导体制造商代表，然后我们正好有了一条线路板生产线，而且我非常喜欢从事线路板方面的工作。从那时起步，作为中国台湾南亚印制电路板公司在美国代表。当南亚开始撤销美国的刚性印制板业务并开始为芯片提供基板支持时，我转而进入一家小合同制造公司，兜来转去，最后当TTM在美国开设分公司后，我来到TTM当了现场应用工程师。
Matties：你在TTM有多久了？
Ellis：三年半。
Matties：告诉我们这个岗位怎么样？你典型的一天是什么样的？
Ellis：早晨6点检查我的电子邮件，看看中国那边有什么资讯。我尝试与客户交流分享有价值的信息，比如新引进的可制造性设计方面的技术资料。然后，我会很渴望到外面去喂喂我们的马，并在早上8点正式开始我一天的工作。接下来就是支援新标准设计、调查科学项目设计、支持组装问题，担当“PCB问题解决者”，晚餐后就是与中国合作开展工作的时间了，通常每天工作的时间都非常长。
Matties：你养了哪种马？
Ellis：纯种马和阿帕卢萨马。
Matties：赛马？
Ellis：以前是赛马。有一匹是糟糕的赛马，跑得速度太慢了，她的饲养员从来没有让她参加过比赛。还有一匹在跑道上肌腱受伤，所以主人就打算转卖掉他。我挽救了好几匹受伤的前赛马，使他们慢慢康复，还养了其他一些需要帮助的马。
Matties：所以，从马匹到电路板，你全都搞定了！
Ellis：是的，确实包括马。
Matties：接下来我们来谈谈电路板。你最常看到的一些问题是什么？
Ellis：首先，是工厂图纸尺寸与Gerber文件不一致及其他数据冲突问题；其次，标准材料和设备不支持严格的机械公差；第三，散热焊盘内通孔设计没有得到适当的保护，不能防止焊料进入孔内，用阻焊剂堵塞它们是低成本解决方案，但堵塞深度是变化的。非导电环氧树脂填充物完全填充这些孔并且可以镀铜以实现焊接。光学布线和导通孔填充需要特殊设备，需要更多时间，因此会增加成本。
Matties：设计师是否对成本敏感？
Ellis：是的，客户必须具有竞争力，所以绝对要关注成本。
Matties：当他们不愿意支付额外费用而导致对你而言产生额外的工作量时，你如何减轻这种负担？
Ellis：有时我不得不画出最小条件和最大条件的图，这样每个人都能理解他们所承诺的最终产品送到来料检验员手里看起来会是什么样。这样，他们就能够认可了。
Matties：在AltiumLive会议上，设计师发言之后的问答环节，人们有很多非常好的问题，某种程度上，这些问题也很具有挑战性。在这个平台与设计师打交道，并挑战现有方案的感觉怎样？
Ellis：通常不错。如果我解释工艺或材料发生了什么变化，他们能够理解为什么原有的设计方案受到挑战，他们通常愿意与我合作。
Matties：我做了很多采访，我经常听到的一个常见话题是“设计师需要了解制造工艺”。另一方面，人们说：“不，他们不需要深入了解制造工艺；他们需要的是得到制造商更好的反馈。”就在一个小时前我还听过这话。设计师一般会从完成的项目中寻求多少次反馈？
Ellis：我估计设计师在发布最终文件之前，对于我的客户购买的PCB，有5％设计师需要初步的DFM指南。无论设计师是否需要，在制造开始之前，设计师通常最终都会收到有关其已完成项目的反馈意见，因为无法处理的设计违规行为和在我们的CAM过程中发现的数据冲突，都将通过技术问题（TQ）表的形式返回给设计师。例如，“由于元件U22和U25之间的距离不够，我们要求批准移除这两个元器件焊盘之间的阻焊膜坝”，这是一个典型例子。
Matties：有一个可接受的大范围，它可能不是一个制造问题，但可能有一个策略，或者如果他们改变方法，他们真的能够改善他们的产品。
Ellis：策略规划在启动新设计时最为有效。这就是为什么我总是试图要求我的客户在设计之初就与TTM进行接触，以便我能够了解他们在寻找什么以及他们的要求是什么。然后，我可以在他们开始布线前提出最具成本效益、最可靠的解决方案，包括叠层、焊盘堆叠和设计指南。
Matties：你提供的这项服务真是太棒了，但是我经常听到设计师“踢皮球”。“给你，按我所要求的生产。”到这个节骨眼上，为时已晚，但如果他们处于可接受的范围，如果没有积极的反馈循环，并且他们不花时间，他们如何改进，可能需要很长时间才能真正了解PCB制造工艺。
Ellis：忙碌的设计师仍可以要求和使用供应商的DFM指南，这些指南会提供线宽/线距、纵横比、最小钻孔尺寸、钻孔至铜箔的最小间距、铜箔至板边缘的最小间距和尺寸公差等。我非常幸运，合作的TTM客户通常都很重视和善用前期设计指南和叠层支持。
Matties：也许你是个例外，因为我经常听到这方面的抱怨。
Ellis：对于以前在北美生产样品，然后将其转到亚洲进行批量生产的很多设计，我也遇到过这种情况。TTM通过我们的全球前端工程项目和程序，从现场到现场实现了“全球无缝转移”。但TTM在背后做了大量工作，以尽可能实现无缝转移。所以，如果我正在研究一个新的叠层，我会对产品进行鉴定。“你们是否只是在这里生产一些样品，或者，你们计划要转移到亚洲进行生产？”如果他们说，“转移到亚洲生产”，那么我会提出一个初步的叠层，看看这是否是他们在寻求的产品种。如果答案是肯定的，那么我会要求亚洲利用它们的普通材料和铜厚度来创建类似的生产叠层。然后，我会要求北美现场的叠层尽可能与亚洲生产的叠层相匹配。
这是我们为实现全球无缝转移所做的基础工作。如果有人“踢皮球”，并且说：“在这里生产它，然后我想在中国也做同样的板子”，这会更加困难。“我曾经做过几个这样的转移项目，TTM没有参与样品生产阶段，对于不能按照设计要求转移到亚洲生产的多个大型复杂多层板，他们不得不完全重新布线，设计师可能会非常痛苦。
Matties：有多少客户存着“踢皮球”的心态？
Ellis：通常一个新客户只会发生一两次这样的情形，然后当他们体会到在设计初期不与我们一起合作的痛苦时，他们看到我为确保在亚洲获得最好的配合而做的所有工作和价值后，他们就学会了设计开始之前就来找我。
采用合同制造的人们更容易发生“甩手设计师”情况，其配套和组装责任始于已经完成的设计文件。
Matties：TTM有很多资源，而北美的许多制造商都没有类似你这样的职位。你就像是一份送给客户的礼物。
Ellis：嗯，做免费工程。
Matties：如果你第一次就能让一切正确运转起来，那就不仅仅是免费的工程；你让他们在时间和成本上获得了很多优势。
Ellis：另外，我们在TTM中拥有如此多的资源。我们是一家差不多30亿美元的公司，从工程师一直到高层人物，包括业务部门的总裁，都是电路板技术专家。这家公司拥有如此多的专业知识，如果我有某些事情不懂或者我认为“由于客户需要的高压，我有点担心这种设计”，我就有专家资源可以去咨询。这是额外的工程设计和知识，如果客户不与像TTM这样的公司合作，客户甚至无法了解有些专业知识。
Matties：你认为电路板设计目前的发展趋势是什么？
Ellis：电动汽车用高压，用于自动驾驶仪的HDI叠层微导孔，以及全球对可支持汽车雷达和5G通讯的稳定、高速及低损耗材料的需求。
Matties：这永远是一个挑战，也将会是持续的挑战，对吧？
Ellis：对，会是一个巨大的挑战。
Matties：我在这次会议上听到很多关于HDI的讨论；你看到HDI其中的发展趋势了吗？
Ellis：当然。半导体制造商不断缩小晶片尺寸，从而缩小了元器件焊盘直径和焊盘之间的间距。无论何时存在间距小于0.65mm的多列焊料凸点的BGA时，我们都不得不使用激光钻微导通孔将I / O布线至内层。较小的微导通孔（4~5mil）比机械钻通孔（8~12mil钻头，16~22mil焊盘，2级）具有更小的焊盘（10mil），在焊盘之间留有更多的距离可以布线。孔环和反焊盘占用了很多空间，并且它们使可控阻抗参考层和接地层有很多洞，看起来像瑞士奶酪一样。所以最好减小孔环直径。
Matties：我们必须摆脱那些孔环。
Ellis：是的。事实上，在上一次的Altium研讨会上，Happy Holden向我们展示了上个世纪的微型无焊盘导通孔。
Matties：对于Happy谈论的内容大家有不同的反应。
Ellis：我不知道是否有大批量生产工艺或可靠性数据来支持它，但我相信正在成立一个联盟准备开展这项调查。
Matties：因为有人说：“你们不会降低成本。”总之，我只是不断听到类似Lee Ritchey演讲中的评论，如果你现在不做HDI，将来也得做HDI，迟早都要做。你从中领会到了什么呢？
Ellis：一旦多I / O BGA间距降低到小于0.65mm，HDI就是必然的。但是，电动汽车和其他大功率设备仍需要传统电路板支持更厚的铜和更宽的布线，直到发明新的传导方法。此外，当钻孔（特别是机械钻孔）彼此靠得太近，或是与相邻的铜特征靠得太近时，还要考虑其他对准和材料可靠性问题。
为了简单起见，我将刚性电路板分为6类（见图），然后从那里确认叠层和DFM指南。
图中内容：
|
单次层压机械钻孔 |
多次层压机械钻孔 |
厚铜 |
BGA间距>0.4mm的标准HDI |
BGA间距≦0.4mm的微HDI |
RF及微波板 |
|
传统通孔 |
盲孔 |
铜箔：>2 oz. |
激光微通孔：4mil |
激光微通孔：3-4mil |
先进材料 |
|
BGA间距<0.65mm |
埋孔 |
内层铜箔：>12 oz. |
焊盘：10mil |
焊盘：8.8mil |
腔 |
|
最小钻头0.008英寸 |
通孔 |
高电压/电流 |
最小线宽：3mil |
最小线宽：2.3mil |
水平连接 |
|
线宽/间距：4mil |
最小钻头0.008英寸 |
提高了线宽/间距的蚀刻能力 |
1次或多次层压周期 |
叠层微导通孔 |
滤波器，天线 |
|
厚径比：10∶1 |
厚径比：10∶1 |
专用定制材料 |
交错微导通孔 |
多次层压周期 |
蚀刻可控 |
|
|
层压周期=压合+钻孔+电镀 |
成本增加，导入时间增加 |
叠层微导通孔 |
联系TTM |
混合叠层 |
|
|
成本高 |
|
|
|
多次层压周期 |
|
|
|
|
|
|
联系TTM |
Matties：你工作中最好的部分是什么？
Ellis：我喜欢这份工作，我与设计师一起处理复杂的设计，我们快速做出样品，将它们发送给组装厂，并且从设计人员那里接到通知，说组装厂正在按照设计进行组装，一切顺利！
Matties：你是说不是每个客户都要到遭受一些痛苦后才使用你们的服务？
Ellis：是啊，销售规则的第1条就是“找到有问题的客户并提供解决方案。”但并非所有客户都有痛苦的危机。所以，我的大部分工作是共享信息和DFM指南，帮助设计师设计可制造的电路板。
Matties：你对进入这个行业的设计师有什么建议吗？
Ellis：了解制造工艺，以便你能够赞同并意识到真正涉及的容差，以及制造商为规划工作而必须做的权衡分析。与你的制造和测试工程师沟通，以便了解你的电路板在组装线上运行所需的间隙，以及如何设计和接入测试点以获得良好的覆盖范围。最后，明智地选择你的专家。不要总是选择那些说“你做得很好”的人，或者“是的，我可以生产这个产品。”听听那些这样说的人，“对不起，我不能这样做是因为这样那样的原因……但我可以提供不同的选择。”要明智地选择你的专家。
Matties：昨天我们听Lee Ritchey的主题演讲，并在Q＆A环节听到一个关于PCB制造商的问题，Lee的回应是“换一个制造商。”我不知道这是否是一个好建议。你怎么看？
Ellis：昨天的问题前因后果是这样的：有人控制了阻抗，正常容差应该是正负10％。但是这些电路板的实际值超出了正负15％的范围，制造商希望破例一下。客户问：“我应该接受吗？”Lee说：“找另一个制造商。”作为制造商，我有点生气，因为我们还没有足够的信息怎么能轻易下这个结论。小的线宽和间距比大的线宽和间距对工艺更加敏感，但对于给定的铜厚度，工艺控制和容差是固定的，而与特征的大小无关。因此，对于小于2.8mil的细导线，要求额外的阻抗容差是合理的。
Matties：有什么是我们还没有谈到，而你觉得业界设计师或制造商应该知道的内容吗？
Ellis：是的！要保持良好的工作状态！每一天，我都与聪明而有礼貌的人们接触，一起努力解决令人难以置信的问题。你为你带来的创意感到惊叹，你的产品每天都在变化和改进。请记住，要对这些构成物理电子产品的极其复杂的化学、物理、数学、设计、材料、工艺和制造的协作存有敬畏心，能够成为对这一新技术发展有所贡献的一员，我们感到如此幸运！
Matties：Julie，谢谢你今天接受我的采访。
Ellis：也谢谢你给我机会。
