電子電路板設計過孔、線寬、線距設置多大?這篇大牛告訴你如何做

2019-06-13     臥龍會IT技術

對於很多新入行的人來說,不清楚PCB的線寬應該設置為多少,這裡做一下解釋。

對於PCB布線線寬的設置,主要要考慮兩個問題:

一是流過的電流大小。比如對於電源線來說,需要考慮電路工作時流過的電流,如果流過的電流大,則走線不能太細。

實測:PCB走線與過孔的電流承載能力

二是要考慮板廠的實際制板能力。如果所需要的電流很小(如信號線),那就可以走的細一些。有時候PCB面積小,器件多,就想走線儘量細,但是如果過細可能PCB板廠就製作不出來了,或者能做不出但不良率上升。這個可以向PCB板廠確認。就我所知,線寬0.2mm,線間距0.2mm,一般的板廠都是可以做的。線寬0.127mm就不是都能做了,業界的最小線寬標準應該是0.1mm。後續隨著技術的發展可能會更細。

至於過孔的大小,也可以直接向板廠確認,畢竟就算你用小孔徑的過孔設計出來PCB,但是板廠做不了,或者能做但是成本高昂也不行。就我所知外徑0.5mm,內徑0.3mm基本所有板廠都是可以做的。

1、需要要做阻抗的信號線,應該嚴格按照疊層計算出來的線寬、線距來設置。比如射頻信號(常規50R控制)、重要單端50R、差分90R、差分100R等信號線,通過疊層可計算出具體的線寬線距(下圖示)。




2、 設計的線寬線距應該考慮所選PCB生產工廠的生產工藝能力,如若設計時設置線寬線距超過合作的PCB生產廠商的製程能力,輕則需要添加不必要的生產成本,重則導致設計無法生產。一般正常情況下線寬線距控制到6/6mil,過孔選擇12mil(0.3mm),基本80%以上PCB生產廠商都能生產,生產的成本最低。線寬線距最小控制到4/4mil,過孔選擇8mil(0.2mm),基本70%以上PCB生產廠商都能生產,但是價格比第一種情況稍貴,不會貴太多。線寬線距最小控制到3.5/3.5mil,過孔選擇8mil(0.2mm),這時候有部分PCB生產廠商生產不了,價格會更貴一點。線寬線距最小控制到2/2mil,過孔選擇4mil(0.1mm,此時一般是HDI盲埋孔設計,需要打雷射過孔),這時候大部分PCB生產廠商生產不了,價格是最貴的。這裡的線寬線距設置規則的時候指線到孔、線到線、線到焊盤、線到過孔、孔到盤等元素之間的大小。



3、設置規則考慮設計文件中的設計瓶頸處。如有1mm的BGA晶片,管腳深度較淺的,兩行管腳之間只需要走一根信號線,可設置6/6mil,管腳深度較深,兩行管腳之間需要走2根信號線,則設置為4/4mil;有0.65mm的BGA晶片,一般設置為4/4mil;有0.5mm的BGA晶片,一般線寬線距最小須設置為3.5/3.5mil;有0.4mm的BGA晶片,一般需要做HDI設計。一般對於設計瓶頸處,可設置區域規則(設置方法見文章尾部),局部線寬線距設置小點,PCB其他地方規則設置大一些,以便生產,提高生產出來PCB合格率。



4、需要根據PCB設計的密度來進行設置,密度較小,板子較松,可設置線寬線距大一點,反之,亦然。常規可按以下階梯設置:

1)8/8mil,過孔選擇12mil(0.3mm)。

2)6/6mil,過孔選擇12mil(0.3mm)。

3)4/4mil,過孔選擇8mil(0.2mm)。

4)3.5/3.5mil,過孔選擇8mil(0.2mm)。

5)3.5/3.5mil,過孔選擇4mil(0.1mm,雷射打孔)。

6)2/2mil,過孔選擇4mil(0.1mm,雷射打孔)。用Saturn工具來算一下過孔載流,採用IPC2152修正後的規範。


5. 一些分析:

1、12mil的孔可以安全承載1.2A左右電流,比行業里普遍認可的0.5A要寬鬆;

2、更大的16mil、20mil甚至24mil的孔,在載流上優勢並不明顯,也就是很多人回答說並不是線性增加。

所以我個人會比較推薦使用10~12mil的孔來承載電流,效率更高,也更方便設計。那麼,是不是知道這個過孔載流數據,然後就可以安全的進行設計了呢?我們來看看一些仿真的案例:

20A電流,打了20個12mil過孔,按照每個孔承載1.2A來計算,感覺非常安全。但是實際上電流並沒有你想像的聽話,並不是在20個過孔裡面平均分配的。簡單的DC仿真,就可以看到過孔電流的情況。有些過孔走了2.4A的電流,有些才200mA。當然,這個設計可能最終並不會有太大風險。因為12mil的過孔在溫升30度的時候是可以承載2A以上電流的。但是,如果不均勻性進一步放大呢?這個是和你電流的通道,過孔的分布、數量都有關係的,萬一某個過孔走了3A甚至4A的電流呢?並且這時候你打25個或者30個過孔,只要沒有在電流的關鍵位置,提供的幫助並不會很大。原因就還是那句話:電流沒有你想像的聽話。

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