Für ein gutes PCB-Design sind neben dem gesamten Routing-Layout auch die Regeln für Leitungsbreite und -abstand von entscheidender Bedeutung.Denn Linienbreite und -abstand bestimmen die Leistungsfähigkeit und Stabilität der Leiterplatte.Daher bietet dieser Artikel eine detaillierte Einführung in die allgemeinen Designregeln für PCB-Leitungsbreite und -abstand.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Standardeinstellungen der Software ordnungsgemäß konfiguriert und die Option „Design Rule Check“ (DRC) vor dem Routing aktiviert werden sollten.Es wird empfohlen, für die Verlegung ein 5-mil-Raster zu verwenden, bei gleichen Längen kann je nach Situation ein 1-mil-Raster eingestellt werden.
Regeln für die PCB-Linienbreite:
1. Das Routing sollte zunächst die Fertigungskapazitäten der Fabrik berücksichtigen.Bestätigen Sie den Produktionshersteller mit dem Kunden und ermitteln Sie dessen Produktionskapazität.Wenn der Kunde keine spezifischen Anforderungen stellt, finden Sie Informationen zur Leitungsbreite in den Impedanzentwurfsvorlagen.
2. Impedanzvorlagen: Wählen Sie basierend auf den vom Kunden bereitgestellten Platinendicken- und Schichtanforderungen das geeignete Impedanzmodell aus.Stellen Sie die Linienbreite entsprechend der berechneten Breite innerhalb des Impedanzmodells ein.Zu den üblichen Impedanzwerten gehören Single-Ended 50 Ω, Differential 90 Ω, 100 Ω usw. Beachten Sie, ob das 50 Ω-Antennensignal den Bezug zur angrenzenden Schicht berücksichtigen sollte.Für gängige PCB-Lagenaufbauten siehe unten als Referenz.
3. Wie im Diagramm unten gezeigt, sollte die Leitungsbreite den Anforderungen an die Strombelastbarkeit entsprechen.Basierend auf Erfahrung und unter Berücksichtigung von Routing-Spielräumen kann das Design der Stromleitungsbreite im Allgemeinen anhand der folgenden Richtlinien bestimmt werden: Bei einem Temperaturanstieg von 10 °C und einer Kupferdicke von 1 Unze kann eine Leitungsbreite von 20 mil einen Überlaststrom von 1 A bewältigen;Bei einer Kupferdicke von 0,5 Unzen kann eine Linienbreite von 40 Mil einen Überlaststrom von 1 A bewältigen.
4. Für allgemeine Designzwecke sollte die Linienbreite vorzugsweise auf über 4 mil eingestellt werden, was den Fertigungskapazitäten der meisten Leiterplattenhersteller gerecht wird.Bei Designs, bei denen keine Impedanzkontrolle erforderlich ist (hauptsächlich 2-Lagen-Platinen), kann die Gestaltung einer Leitungsbreite über 8 mil dazu beitragen, die Herstellungskosten der Leiterplatte zu senken.
5. Berücksichtigen Sie die Einstellung der Kupferdicke für die entsprechende Schicht im Routing.Nehmen Sie zum Beispiel 2 Unzen Kupfer und versuchen Sie, die Linienbreite über 6 mil zu gestalten.Je dicker das Kupfer, desto breiter die Linienbreite.Fragen Sie nach den Fertigungsanforderungen des Werks für nicht standardmäßige Kupferdickendesigns.
6. Bei BGA-Designs mit Abständen von 0,5 mm und 0,65 mm kann in bestimmten Bereichen eine Linienbreite von 3,5 mil verwendet werden (kann durch Designregeln gesteuert werden).
7. HDI-Board-Designs können eine Linienbreite von 3 mm verwenden.Für Designs mit Linienbreiten unter 3 mil ist es notwendig, die Produktionskapazität des Werks mit dem Kunden zu bestätigen, da einige Hersteller nur Linienbreiten von 2 mil in der Lage sind (kann durch Designregeln gesteuert werden).Dünnere Linienbreiten erhöhen die Herstellungskosten und verlängern den Produktionszyklus.
8. Analoge Signale (wie Audio- und Videosignale) sollten mit dickeren Linien entworfen werden, typischerweise etwa 15 mil.Wenn der Platz begrenzt ist, sollte die Linienbreite auf über 8 mil eingestellt werden.
9. HF-Signale sollten mit dickeren Leitungen verarbeitet werden, mit Bezug auf benachbarte Schichten und einer auf 50 Ω kontrollierten Impedanz.HF-Signale sollten auf den äußeren Schichten verarbeitet werden, wobei interne Schichten vermieden und der Einsatz von Durchkontaktierungen oder Schichtwechseln minimiert werden sollten.HF-Signale sollten von einer Masseebene umgeben sein, wobei die Referenzschicht vorzugsweise das GND-Kupfer ist.
Regeln für den Abstand der Leiterplattenverkabelung
1. Die Verkabelung sollte zunächst der Verarbeitungskapazität der Fabrik entsprechen, und der Leitungsabstand sollte der Produktionskapazität der Fabrik entsprechen, im Allgemeinen auf 4 mil oder mehr kontrolliert.Bei BGA-Designs mit 0,5 mm oder 0,65 mm Abstand kann in einigen Bereichen ein Linienabstand von 3,5 mil verwendet werden.HDI-Designs können einen Zeilenabstand von 3 mil wählen.Bei Entwürfen unter 3 Mio. muss die Produktionskapazität des Herstellerwerks mit dem Kunden bestätigt werden.Einige Hersteller verfügen über eine Produktionskapazität von 2 Mio. (in bestimmten Designbereichen kontrolliert).
2. Berücksichtigen Sie vor dem Entwurf der Linienabstandsregel die Anforderungen an die Kupferdicke des Entwurfs.Versuchen Sie bei 1 Unze Kupfer einen Abstand von 4 mil oder mehr einzuhalten, und bei 2 Unzen Kupfer versuchen Sie, einen Abstand von 6 mil oder mehr einzuhalten.
3. Das Abstandsdesign für Differenzsignalpaare sollte entsprechend den Impedanzanforderungen eingestellt werden, um einen ordnungsgemäßen Abstand sicherzustellen.
4. Die Verkabelung sollte vom Platinenrahmen ferngehalten werden und sicherstellen, dass der Platinenrahmen über Erdungsdurchkontaktierungen (GND) verfügen kann.Halten Sie den Abstand zwischen Signalen und Platinenkanten über 40 mil.
5. Das Signal der Leistungsschicht sollte einen Abstand von mindestens 10 mil von der GND-Schicht haben.Der Abstand zwischen der Stromversorgung und den Kupferebenen sollte mindestens 10 mil betragen.Bei einigen ICs (z. B. BGAs) mit kleineren Abständen kann der Abstand entsprechend auf ein Minimum von 6 mil angepasst werden (in bestimmten Designbereichen gesteuert).
6. Wichtige Signale wie Takte, Differenzsignale und analoge Signale sollten einen Abstand von der dreifachen Breite (3 W) haben oder von Masseebenen (GND) umgeben sein.Der Abstand zwischen den Leitungen sollte das Dreifache der Leitungsbreite betragen, um Übersprechen zu reduzieren.Wenn der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier Linien nicht weniger als das Dreifache der Linienbreite beträgt, können 70 % des elektrischen Feldes zwischen den Linien störungsfrei aufrechterhalten werden, was als 3W-Prinzip bekannt ist.
7. Bei Signalen benachbarter Ebenen sollte eine Parallelverkabelung vermieden werden.Die Routing-Richtung sollte eine orthogonale Struktur bilden, um unnötiges Übersprechen zwischen den Schichten zu reduzieren.
8. Halten Sie beim Verlegen auf der Deckschicht einen Abstand von mindestens 1 mm zu den Befestigungslöchern ein, um Kurzschlüsse oder Leitungsrisse aufgrund von Montagespannungen zu vermeiden.Der Bereich um Schraubenlöcher sollte freigehalten werden.
9. Vermeiden Sie bei der Aufteilung der Leistungsebenen übermäßig fragmentierte Aufteilungen.Versuchen Sie, in einer Leistungsebene nicht mehr als 5 Leistungssignale zu haben, vorzugsweise innerhalb von 3 Leistungssignalen, um die Stromtragfähigkeit sicherzustellen und das Risiko zu vermeiden, dass Signale die geteilte Ebene benachbarter Schichten kreuzen.
10. Die Unterteilungen der Leistungsebenen sollten so regelmäßig wie möglich gehalten werden, ohne lange oder hantelförmige Unterteilungen, um Situationen zu vermeiden, in denen die Enden groß und die Mitte klein ist.Die Strombelastbarkeit sollte auf Basis der schmalsten Breite der Leistungskupferebene berechnet werden.
Shenzhen ANKE PCB Co., LTD
2023-9-16
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.09.2023
