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千萬(wàn)不要忽略PCB設(shè)計(jì)中線寬線距的重要性

PCB學(xué)習(xí)醬 ? 2023-07-18 16:54 ? 次閱讀

想要做好PCB設(shè)計(jì),除了整體的布線布局外,線寬線距的規(guī)則也非常重要,因?yàn)榫€寬線距決定著電路板的性能和穩(wěn)定性。所以本篇以RK3588為例,詳細(xì)為大家介紹一下PCB線寬線距的通用設(shè)計(jì)規(guī)則

要注意的是,布線之前須把軟件默認(rèn)設(shè)置選項(xiàng)設(shè)置好,并打開(kāi)DRC檢測(cè)開(kāi)關(guān)。布線建議打開(kāi)5mil格點(diǎn),等長(zhǎng)時(shí)可根據(jù)情況設(shè)置1mil格點(diǎn)。

一、PCB布線線寬

1、布線首先應(yīng)滿足工廠加工能力,首先向客戶確認(rèn)生產(chǎn)廠家,確認(rèn)其生產(chǎn)能力,如下圖所示,如客戶無(wú)要求,線寬參考阻抗設(shè)計(jì)模板。

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2、阻抗模板,根據(jù)客戶提供的板厚及層數(shù)要求,選擇合適阻抗模型,布線線寬按阻抗模型內(nèi)計(jì)算的寬度進(jìn)行設(shè)置,常見(jiàn)阻抗為單端50Ω,差分90Ω、100Ω等,注意天線50R信號(hào)是否應(yīng)該考慮隔層參考,常見(jiàn)PCB的層疊見(jiàn)下圖。

wKgZomS2TYKAVjqbAAI9cQtaLVc875.png

3、如下圖所示,布線線寬需要滿足載流能力。一般情況下,可以基于經(jīng)驗(yàn)、考慮布線余量,可以按照:溫升在10°C,對(duì)于銅厚1OZ,20MIL線寬過(guò)載電流1A;銅厚0.5OZ,40MIL線寬過(guò)載電流1A來(lái)進(jìn)行電源線寬設(shè)計(jì)。

wKgaomS2TYqASYYwAALFTiSQhW4054.png

4、常規(guī)設(shè)計(jì)線寬應(yīng)盡量控制在4MIL以上,此線寬能滿足大部分PCB生產(chǎn)廠家加工能力。對(duì)于部分不需要控制阻抗的設(shè)計(jì)(大部分為2層板設(shè)計(jì)),保證線寬在8mil以上,減少PCB的生產(chǎn)加工成本。

5、布線應(yīng)考慮所在層銅厚設(shè)置,如2OZ盡量設(shè)計(jì)在6mil以上,銅厚越厚,線寬越寬,對(duì)不常見(jiàn)銅厚設(shè)計(jì),可咨詢生產(chǎn)廠家的加工要求。

6、0.5mm、0.65mm間距BGA設(shè)計(jì)可在部分區(qū)域使用3.5mil線寬設(shè)計(jì)(可設(shè)計(jì)區(qū)域規(guī)則管控)。

7、HDI板設(shè)計(jì)可選擇3mil線寬設(shè)計(jì),低于3mil設(shè)計(jì)必須向客戶確認(rèn)加工工廠的生產(chǎn)能力,部分廠家生產(chǎn)能力為2mil。線寬越細(xì),加工成本增加,加工周期延長(zhǎng)。

8、模擬信號(hào)(如音視頻信號(hào))須加粗處理,一般處理為15mil線寬,如空間限制,應(yīng)控制在8mil以上線寬。

9、射頻信號(hào)應(yīng)加粗處理,隔層參考,阻抗控制50。射頻信號(hào)應(yīng)處理在表層,避免處理到內(nèi)層,盡量避免打孔換層處理。射頻信號(hào)須包地處理,參考層盡量參考GND銅皮。

二、PCB布線線距

1、布線首先應(yīng)滿足工廠加工能力,線距應(yīng)滿足工廠生產(chǎn)能力,一般控制在4mil以上;0.5mm、0.65mm間距BGA設(shè)計(jì)可在部分區(qū)域使用3.5mil線距設(shè)計(jì),HDI可選擇3mil線距設(shè)計(jì),低于3mil設(shè)計(jì)必須向客戶確認(rèn)加工工廠的生產(chǎn)能力,部分廠家生產(chǎn)能力為2mil(可設(shè)計(jì)區(qū)域規(guī)則管控)。

2、線距規(guī)則設(shè)計(jì)之前須考慮設(shè)計(jì)的銅厚要求,1OZ盡量保持4mil以上距離,2OZ盡量保持6mil以上距離。

3、差分信號(hào)的對(duì)內(nèi)距離,應(yīng)該按照阻抗的要求,合理設(shè)置相應(yīng)距離。

4、布線應(yīng)遠(yuǎn)離板框位置,盡量保持板框位置能包地打GND孔,保持信號(hào)離板邊40mil以上距離。

5、電源層信號(hào)比GND層內(nèi)縮10mil以上距離。電源與電源銅皮寬度應(yīng)保持10mil以上距離,部分IC(如BGA)因間距較小,可適當(dāng)調(diào)整其距離,設(shè)置到6mil以上(可設(shè)計(jì)區(qū)域規(guī)則管控)。

6、重要信號(hào),如時(shí)鐘、差分、模擬信號(hào)等,須滿足3W距離或者包地處理。線與線之間的距離保持3倍線寬。是為了減少線間串?dāng)_,應(yīng)保證線間距足夠大,如果線中心距不少于3倍線寬時(shí),則可保持70%的線間電場(chǎng)不互相干擾,稱為3W規(guī)則,如下圖所示。

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7、相鄰層信號(hào)避免平行布線,走線方向成正交結(jié)構(gòu),以減少不必要的層間竄擾,如下圖為垂直與平行走線。

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8、布線在表層時(shí),應(yīng)遠(yuǎn)離定位孔,距離保持在1mm以上,以防安裝時(shí)出現(xiàn)短路或者安裝應(yīng)力產(chǎn)生的線路撕裂導(dǎo)致開(kāi)路,如下圖為螺絲孔的避空區(qū)域。

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9、電源層平面分割應(yīng)注意一個(gè)電源平面不要分割的太碎,一個(gè)電源平面內(nèi)處理的電源盡量不要超過(guò)5個(gè)電源信號(hào),最好控制在3個(gè)電源信號(hào)以內(nèi),以保證載流能力及規(guī)避相鄰層信號(hào)跨分割風(fēng)險(xiǎn),如下圖所示。

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10、電源平面分割要盡量保持規(guī)則,不允許有細(xì)長(zhǎng)條及啞鈴形分割,避免出現(xiàn)兩頭大中間小的情況,并根據(jù)電源銅皮最窄處寬度計(jì)算其載流能,如下圖為電源平面的啞鈴形分割。

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三、智能檢測(cè)PCB線寬線距

設(shè)計(jì)完P(guān)CB后,一定要做分析檢查,才能讓生產(chǎn)更順利,布局布線的分析點(diǎn)很多,這里推薦一款可以一鍵智能檢測(cè)PCB最小線寬線距的工具:華秋DFM軟件,只需上傳PCB/Gerber文件后,點(diǎn)擊一鍵DFM分析,即可根據(jù)生產(chǎn)的工藝參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的PCB板進(jìn)行可制造性分析。

華秋DFM軟件是國(guó)內(nèi)首款免費(fèi)PCB可制造性和裝配分析軟件,擁有300萬(wàn)+元件庫(kù),可輕松高效完成裝配分析。其PCB裸板的分析功能,開(kāi)發(fā)了19大項(xiàng),52細(xì)項(xiàng)檢查規(guī)則,PCBA組裝的分析功能,開(kāi)發(fā)了10大項(xiàng),234細(xì)項(xiàng)檢查規(guī)則

基本可涵蓋所有可能發(fā)生的制造性問(wèn)題,能幫助設(shè)計(jì)工程師在生產(chǎn)前檢查出可制造性問(wèn)題,且能夠滿足工程師需要的多種場(chǎng)景,將產(chǎn)品研制的迭代次數(shù)降到最低,減少成本。

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