想要做好PCB設計,除了整體的布線布局外,線寬線距的規則也非常重要,因為線寬線距決定著電路板的性能和穩定性。所以本篇以RK3588為例,詳細為大家介紹一下PCB線寬線距的通用設計規則。
要注意的是,布線之前須把軟件默認設置選項設置好,并打開DRC檢測開關。布線建議打開5mil格點,等長時可根據情況設置1mil格點。
一、PCB布線線寬
1、布線首先應滿足工廠加工能力,首先向客戶確認生產廠家,確認其生產能力,如下圖所示,如客戶無要求,線寬參考阻抗設計模板。
2、阻抗模板,根據客戶提供的板厚及層數要求,選擇合適阻抗模型,布線線寬按阻抗模型內計算的寬度進行設置,常見阻抗為單端50Ω,差分90Ω、100Ω等,注意天線50R信號是否應該考慮隔層參考,常見PCB的層疊見下圖。
3、如下圖所示,布線線寬需要滿足載流能力。一般情況下,可以基于經驗、考慮布線余量,可以按照:溫升在10°C,對于銅厚1OZ,20MIL線寬過載電流1A;銅厚0.5OZ,40MIL線寬過載電流1A來進行電源線寬設計。
4、常規設計線寬應盡量控制在4MIL以上,此線寬能滿足大部分PCB生產廠家加工能力。對于部分不需要控制阻抗的設計(大部分為2層板設計),保證線寬在8mil以上,減少PCB的生產加工成本。
5、布線應考慮所在層銅厚設置,如2OZ盡量設計在6mil以上,銅厚越厚,線寬越寬,對不常見銅厚設計,可咨詢生產廠家的加工要求。
6、0.5mm、0.65mm間距BGA設計可在部分區域使用3.5mil線寬設計(可設計區域規則管控)。
7、HDI板設計可選擇3mil線寬設計,低于3mil設計必須向客戶確認加工工廠的生產能力,部分廠家生產能力為2mil。線寬越細,加工成本增加,加工周期延長。
8、模擬信號(如音視頻信號)須加粗處理,一般處理為15mil線寬,如空間限制,應控制在8mil以上線寬。
9、射頻信號應加粗處理,隔層參考,阻抗控制50。射頻信號應處理在表層,避免處理到內層,盡量避免打孔換層處理。射頻信號須包地處理,參考層盡量參考GND銅皮。
二、PCB布線線距
1、布線首先應滿足工廠加工能力,線距應滿足工廠生產能力,一般控制在4mil以上;0.5mm、0.65mm間距BGA設計可在部分區域使用3.5mil線距設計,HDI可選擇3mil線距設計,低于3mil設計必須向客戶確認加工工廠的生產能力,部分廠家生產能力為2mil(可設計區域規則管控)。
2、線距規則設計之前須考慮設計的銅厚要求,1OZ盡量保持4mil以上距離,2OZ盡量保持6mil以上距離。
3、差分信號的對內距離,應該按照阻抗的要求,合理設置相應距離。
4、布線應遠離板框位置,盡量保持板框位置能包地打GND孔,保持信號離板邊40mil以上距離。
5、電源層信號比GND層內縮10mil以上距離。電源與電源銅皮寬度應保持10mil以上距離,部分IC(如BGA)因間距較小,可適當調整其距離,設置到6mil以上(可設計區域規則管控)。
6、重要信號,如時鐘、差分、模擬信號等,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。是為了減少線間串擾,應保證線間距足夠大,如果線中心距不少于3倍線寬時,則可保持70%的線間電場不互相干擾,稱為3W規則,如下圖所示。
7、相鄰層信號避免平行布線,走線方向成正交結構,以減少不必要的層間竄擾,如下圖為垂直與平行走線。
8、布線在表層時,應遠離定位孔,距離保持在1mm以上,以防安裝時出現短路或者安裝應力產生的線路撕裂導致開路,如下圖為螺絲孔的避空區域。
9、電源層平面分割應注意一個電源平面不要分割的太碎,一個電源平面內處理的電源盡量不要超過5個電源信號,最好控制在3個電源信號以內,以保證載流能力及規避相鄰層信號跨分割風險,如下圖所示。
10、電源平面分割要盡量保持規則,不允許有細長條及啞鈴形分割,避免出現兩頭大中間小的情況,并根據電源銅皮最窄處寬度計算其載流能,如下圖為電源平面的啞鈴形分割。
三、智能檢測PCB線寬線距
設計完PCB后,一定要做分析檢查,才能讓生產更順利,布局布線的分析點很多,這里推薦一款可以一鍵智能檢測PCB最小線寬線距的工具:華秋DFM軟件,只需上傳PCB/Gerber文件后,點擊一鍵DFM分析,即可根據生產的工藝參數對設計的PCB板進行可制造性分析。
華秋DFM軟件是國內首款免費PCB可制造性和裝配分析軟件,擁有300萬+元件庫,可輕松高效完成裝配分析。其PCB裸板的分析功能,開發了19大項,52細項檢查規則,PCBA組裝的分析功能,開發了10大項,234細項檢查規則。
基本可涵蓋所有可能發生的制造性問題,能幫助設計工程師在生產前檢查出可制造性問題,且能夠滿足工程師需要的多種場景,將產品研制的迭代次數降到最低,減少成本。
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