PCB設(shè)計中的如何解決安全間距問題

PCB設(shè)計中有諸多需要考慮到安全間距的地方。在此，暫且歸為兩類：一類為電氣相關(guān)安全間距，一類為非電氣相關(guān)安全間距。

1.電氣相關(guān)安全間距：

導(dǎo)線之間間距

據(jù)主流PCB生產(chǎn)廠家的加工能力，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的間距不得低于最小4mil。最小線距，也是線到線，線到焊盤的距離。從生產(chǎn)角度出發(fā)，有條件的情況下是越大越好，一般常規(guī)在10mil比較常見。

焊盤孔徑與焊盤寬度

據(jù)主流PCB生產(chǎn)廠家的加工能力，焊盤孔徑如果以機(jī)械鉆孔方式，最小不得低于0.2mm，如果以鐳射鉆孔方式，最小不得低于4mil。而孔徑公差根據(jù)板材不同略微有所區(qū)別。一般能管控在0.05mm以內(nèi)內(nèi)。焊盤寬度最小不得低0.2mm。

焊盤與焊盤之間的間距

據(jù)主流PCB生產(chǎn)廠家的加工能力，焊盤與焊盤之間的間距不得低于0.2mm。

銅皮與板邊之間的間距

帶電銅皮與PCB板邊的間距最好不小于0.3mm。如上圖所示，在Design-Rules-Board outline頁面來設(shè)置該項間距規(guī)則。

如果是大面積鋪銅，通常也是與板邊需要有內(nèi)縮距離，一般設(shè)為20mil。在PCB設(shè)計以及制造行業(yè)，一般情況下，出于電路板成品機(jī)械考慮，或者避免銅皮裸露在板邊可能引起的卷邊或電氣短路等情況發(fā)生，工程師經(jīng)常會將大面積鋪銅塊相對于板邊內(nèi)縮20mil，而不是一直將銅皮鋪到板邊沿。這種銅皮內(nèi)縮的處理方法有很多種。比如板邊繪制keepout層，然后設(shè)置鋪銅與keepout的距離。此處介紹一種簡便的方法，即為鋪銅對象設(shè)置不同的安全距離，比如整板安全間距設(shè)置為10mil，而將鋪銅設(shè)置為20mil。即可達(dá)到板邊內(nèi)縮20mil的效果。同時也去除了器件內(nèi)可能出現(xiàn)的死銅。

2.非電氣相關(guān)的安全間距：

字符寬度高度及間距

文字菲林在處理時不能做任何更改，只是將D-CODE小于0.22mm(8.66mil)以下的字符線條寬度都會加粗到0.22mm。即字符線條寬度L0.22mm(8.66mil)。而整個字符的寬度W1.0mm。整個字符的高度H1.2mm。字符之間的間距D0.2mm。當(dāng)文字小于以上標(biāo)準(zhǔn)時加工印刷出來會模糊不清。

過孔到過孔間距(孔邊到孔邊)

過孔(VIA)到過孔間距(孔邊到孔邊)最好大于8mil。

絲印到焊盤距離

絲印不允許上焊盤。因為絲印若蓋上焊盤，在上錫的時候絲印處將不能上錫，從而影響元器件裝貼。一般板廠要求預(yù)留8mil的間距為好。如果PCB板實在面積有限，做到4mil的間距也勉強(qiáng)可以接受。如果絲印在設(shè)計時不小心蓋過焊盤，板廠在制造時會自動消除留在焊盤上的絲印部分以保證焊盤上錫。

當(dāng)然在設(shè)計時具體情況具體分析。有時候時故意讓絲印緊貼焊盤的，因為當(dāng)兩個焊盤靠的很近的時候，中間的絲印可以有效防止焊接時焊錫連接短路。此種情況另當(dāng)別論。

機(jī)械結(jié)構(gòu)上的3D高度和水平間距

PCB上器件在裝貼時要考慮到水平方向上和空間高度上會不會與其他機(jī)械結(jié)構(gòu)有沖突。因此在設(shè)計時，要充分考慮到元器件之間，以及PCB成品與產(chǎn)品外殼之間，空間結(jié)構(gòu)上的適配性，為各目標(biāo)對象預(yù)留安全間距。該間距以保證它們在空間上不發(fā)生沖突為度自行考慮。

如何解決間距不足的問題?

間距是在空氣(視線)中測量的，因此在布局層面可以做到合理布局，以減少所需的間距。通過使用絕緣材料并且在可能的情況下通過雙側(cè)組裝可以實現(xiàn)間隔的顯著減小。絕緣材料可以是高壓節(jié)點之間的片狀屏障。由于高的部件是表面安裝的，可以將需要間距的電路放置在板的相對側(cè)上。處于相同電位的相同高電壓電路內(nèi)的節(jié)點通常需要注意與低電壓電路間距。一種好的方法是在電路板的頂部放置高壓電路，在底部放置低壓電路，用于控制和監(jiān)測。低壓電路通常不具有高壓電路所所需的邊界表面(殼體)爬電要求。

如何解決爬電距離不足的問題?

我們知道，爬電距離是絕緣表面上的電節(jié)點之間的間隔。在我們的討論中，這意味著PCB表面或內(nèi)部層上的導(dǎo)體之間的空間。但是進(jìn)一步擴(kuò)展元件將受到產(chǎn)品包裝體積的約束，因此需要有一些其他策略，在允許更高的封裝密度情況下，同時滿足所需的爬電距離。

計算各電壓等級下導(dǎo)線間距的標(biāo)準(zhǔn)

PCB走線之間的適當(dāng)距離對于避免電導(dǎo)體之間的短路至關(guān)重要。不幸的是，這個問題沒有單一的解決方案。存在各種工業(yè)和安全標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電壓，應(yīng)用和其它因素規(guī)定不同的間隔要求。這里我提供一些注意事項，幫助您確定PCB導(dǎo)線之間的適當(dāng)距離。

當(dāng)產(chǎn)品必須通過某個安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證時，各安全檢測機(jī)構(gòu)都有一系列用以滿足特定的絕緣要求的標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，找到所需的間距是很方便的。例如，在美國，對于大多數(shù)市電或電池供電的信息技術(shù)設(shè)備，最小允許PCB間距應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL IEC60950-1第2版表2K，2L，2M或2N確定。這些表格指定了各種絕緣等級的所謂安全間距和“爬電距離”。

所需的等級取決于所在電路的位置。當(dāng)考慮給定設(shè)計的間距和爬電要求時，要考慮污染程度和絕緣類型的組合。污染程度通常指，周圍空氣中或高壓節(jié)點之間的表面上的灰塵，濕氣和其他顆粒物質(zhì)的含量。?該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了功能性，基本，補(bǔ)充，雙重和加強(qiáng)絕緣。這些絕緣定義相當(dāng)復(fù)雜。爬電距離的標(biāo)準(zhǔn)也跟這些絕緣等級的不同而不同。如下圖所示為標(biāo)準(zhǔn)IEC60950-1所要求的爬電距離。在不同電壓等級下所需要的最滿足的最小爬電距離。下表的數(shù)據(jù)使用與基本絕緣等級，如果是雙重或者加強(qiáng)絕緣等級，數(shù)據(jù)需要翻倍。

編輯：黃飛

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