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華秋干貨鋪 | PCB電氣安全距離的可制造性設(shè)計

華秋電子 ? 來源:未知 ? 2022-12-15 18:25 ? 次閱讀






PCB工程師在設(shè)計電子產(chǎn)品的過程中,不能只考慮設(shè)計出來的精度以及完美要求,還有很大一個制約條件就是生產(chǎn)工藝的能力問題,因此DFM可制造性分析非常重要。避免設(shè)計出來的產(chǎn)品無法生產(chǎn)浪費(fèi)時間及成本的問題發(fā)生。


那么走線層的可制造性都有那些問題呢?走線層的線距、焊盤、銅皮的距離關(guān)乎電氣的安全間距,一般而言會考慮到線到線的距離、焊盤到焊盤的距離、焊盤與線之間的距離、線和焊盤離板邊的距離,還有銅皮與其他物體的距離等……







PCB電氣間距設(shè)計規(guī)則




PCB的設(shè)計規(guī)則有很多,以下為大家介紹有關(guān)電氣安全間距的舉例。電氣規(guī)則設(shè)置是設(shè)計電路板在布線時必須遵守的規(guī)則,包括安全距離、開路、短路方面的設(shè)置。這幾個參數(shù)的設(shè)置會影響所設(shè)計PCB的生產(chǎn)成本、設(shè)計難度及設(shè)計的準(zhǔn)確性,應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)對待。


1、安全間距規(guī)則



PCB設(shè)計有相同網(wǎng)絡(luò)間距、不同網(wǎng)絡(luò)的安全間距、其他、線寬都需要進(jìn)行設(shè)置,線寬和間距默認(rèn)都是6mil,間距默認(rèn)6mil即可,線寬最小值設(shè)置為6mil,建議值(默認(rèn)布線的寬度)設(shè)置為10mil,最大值設(shè)置為200mil。具體設(shè)置根據(jù)板子布線的難易度設(shè)置。

設(shè)置的線寬、間距還需要和PCB生產(chǎn)廠家事先協(xié)商好,因為有些廠家因為制程能力的問題不一定能做到設(shè)置的線寬和間距,而且線寬和間距越小,成本越高。


2線距3W規(guī)則




所有設(shè)計在時鐘走線、差分線、視頻、音頻、復(fù)位線以及其他系統(tǒng)關(guān)鍵線路等。多個高速信號線長距離走線時,為了減少線與線之間的串?dāng)_,應(yīng)保證線間距足夠大,當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時,則可保持大部分電場不互相干擾,這就是3W規(guī)則。3W規(guī)則可保持70%的電場不互相干擾,使用10W的間距時,可以達(dá)到98%的電場不互相干擾。


3、電源層20H規(guī)則





20H規(guī)則是指電源層相對地層內(nèi)縮20H的距離,當(dāng)然也是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。由于電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾,稱為邊沿效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮,使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi),內(nèi)縮100H則可以將98%的電場限制在內(nèi)。


4、阻抗線間距的影響




由兩根差動信號線組成的控制阻抗的一種復(fù)雜結(jié)構(gòu),驅(qū)動端輸入的信號為極性相反的兩個信號波形,分別由兩根差動線傳送,在接收端這兩個差動信號相減,這種方式主要用于高速數(shù)模電路中以獲得更好的信號完整性及抗噪聲干擾。阻抗與差分線間距成正比,差分線間距越大,阻抗就越大。


5、電氣的爬電距離




高壓開關(guān)電源PCB設(shè)計中比較重要的是電氣間隙和爬電距離,如果電氣間隙和爬電間距過小的話,需要注意漏電的情況。爬電間距以及電氣間隙在PCB設(shè)計時,電氣間隙可用布局來調(diào)整器件焊盤到焊盤的間距,當(dāng)PCB空間緊張時爬電間距可以通過挖槽增加爬電間距。



02

PCB制造間距的DFM設(shè)計



制造的電氣安全間距主要取決于制版廠的水平,一般就是0.15mm,實際上可以更近,如果不是跟信號相關(guān)的電路,只要不短路,電流夠用就行,大電流需要更粗的走線和間距,一般的設(shè)計原則是運(yùn)用條件允許的情況下采用最粗的走線和間距。



01

導(dǎo)線之間間距


導(dǎo)線與導(dǎo)線之間間距需要考慮PCB生產(chǎn)廠家的制成能力,建議走線與走線之間的間距不低于4mil。不過部分工廠3/3mil的線寬線距也能生產(chǎn),從生產(chǎn)角度出發(fā)的話,當(dāng)然是在有條件的情況下越大越好了。一般正常的6mil比較常規(guī)了。



02

焊盤與線的間距


焊盤距線的距離一般不低于4mil,在有空間的情況下焊盤到線間距越大越好。因為焊盤阻焊需要開窗,開窗大于焊盤2mil以上,如間距不足不只是線路層短路的問題,還會導(dǎo)致線路露銅。



03

焊盤與焊盤之間的間距


焊盤與焊盤的間距需要大于6mil,焊盤間距不足很難做出阻焊橋,不同網(wǎng)絡(luò)的IC焊盤無阻焊橋焊接時可能會連錫短路。同網(wǎng)絡(luò)焊盤與焊盤的間距小,焊接上錫全連接以后返修元器件不方便拆卸。




04

銅皮與銅皮、線、PAD間距


帶電銅皮與線、PAD間距要比其他線路層的物體間距大一些,銅皮與線、PAD間距大于8mil 方便生產(chǎn)制造。因為銅皮的大小不一定要做到多少值,大一點(diǎn)小一點(diǎn)關(guān)系不大,為了提升產(chǎn)品的生產(chǎn)良率,線、PAD距銅皮的間距盡量大一些。



05

線、PAD、銅皮與板邊的間距


走線、焊盤、銅皮距外形線的距離一般需要大于10mil,小于8mil在生產(chǎn)制造成型后會導(dǎo)致板邊露銅,如果板邊是V-CUT那么間距預(yù)留需大于16mil以上。線和PAD不只是露銅那么簡單,線太靠近板邊可能會做小,導(dǎo)致載流問題,PAD做小影響焊接,導(dǎo)致焊接不良。




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