¿Qué son la anchura de traza y la distancia entre trazas en PCB?
En diseño de placas de circuito impreso (PCB), ancho de trazo y distancia entre trazos son dos parámetros fundamentales pero críticos:
- Ancho de traza: La anchura de la lámina de cobre conductora, que determina la capacidad de conducción de corriente y el aumento de temperatura.
- Espacio entre trazas: La distancia entre trazas adyacentes, que afecta al aislamiento de la señal y a los riesgos de cortocircuito.
1. Anchura y espaciado mínimos de las trazas estándar del sector
1.1 Capacidades de proceso convencionales
- Principales fabricantes: Más de 80% puede producir de forma estable diseños con 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) a menor coste.
- Fabricantes de alta precisión: Soporte 70% 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), adecuado para la mayoría de los diseños de alta densidad.
1.2 Procesos avanzados (IDH)
- Taladrado láser Tecnología Microvia: Admite 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), utilizados en aplicaciones ultrafinas de alta densidad como smartphones y módulos de radiofrecuencia, pero los costes aumentan considerablemente.
1.3 Desafíos extremos
- 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) está limitado a unos pocos fabricantes y requiere estrictas pruebas de rendimiento.
2. Cuatro factores clave que influyen en la selección de la anchura/espaciado de las trazas
2.1 Capacidad de carga actual y aumento de la temperatura
- Fórmula de referencia: Según la norma IPC-2221, la anchura de la traza debe cumplir los requisitos de corriente. Por ejemplo, con un espesor de cobre de 1 onza, una corriente de 1 A requiere al menos 40 mil (1 mm) ancho de traza (para un aumento de temperatura de 10°C).
- Asistencia para herramientas: Utilice las calculadoras de anchura de traza de PCB en línea (por ejemplo, Saturn PCB Toolkit) introduciendo la corriente, el grosor del cobre y los límites de aumento de temperatura para obtener rápidamente los valores recomendados.
2.2 Integridad de la señal
- Señales de alta velocidad: Requieren adaptación de impedancia, donde la anchura de la traza está relacionada con el grosor de la capa dieléctrica y la permitividad. Por ejemplo, una línea microstrip de 50 Ω en una placa FR4 suele tener una anchura de traza de 8-12 mil.
- Pares diferenciales: Mantenga la misma anchura y separación (por ejemplo, 5 mil/5 mil) para reducir la diafonía.
2.3 Proceso de fabricación y coste
- Umbral de coste: Cuando la anchura/espaciado de las trazas es < 5 mil, los precios pueden duplicarse (debido al menor rendimiento y a los requisitos del proceso láser).
- Selección del espesor del cobre: Las capas exteriores suelen utilizar 1 oz (35 μm), las capas interiores 0,5 oz; para escenarios de alta corriente, se puede utilizar cobre de 2 oz de espesor, pero requiere trazas más anchas.
2.4 Densidad de disposición y diseño BGA
- Enrutamiento de escape BGA: Para BGAs con paso de 1 mm, utilice 6 mil/6 mil si encamina una traza entre dos pines; utilice 4 mil/4 mil si encamina dos trazas.
- Evitar cuellos de botella: Planifique con antelación la anchura de las trazas en las zonas de alta densidad para evitar repeticiones posteriores.
3. Estrategias de optimización del diseño de PCB
3.1 Estrategia de capas
- Capas de potencia: Utilice trazas anchas o vaciados de cobre (por ejemplo, 50 mil+) para reducir la impedancia y la generación de calor.
- Capas de señales: Dar prioridad a las señales de alta frecuencia en las capas internas (estructura estriada) para minimizar las interferencias de la radiación.
3.2 Evitar errores comunes
- Trazos en ángulo agudo: Sustituir por esquinas de 45° o curvadas para reducir las discontinuidades de impedancia.
- Ignorar los comentarios de los fabricantes: Confirmar los documentos de capacidad de proceso (por ejemplo, apertura mínima, tolerancias de ancho de traza) antes de finalizar los diseños.
3.3 Equilibrio de costes
- Priorizar la relajación de las señales no críticas: Utilice anchos de traza de 8-10 mil para las señales de E/S generales a fin de ahorrar espacio para las rutas críticas.
La optimización de la anchura y el espaciado de las trazas de las placas de circuito impreso requiere un equilibrio entre el rendimiento eléctrico, las limitaciones del proceso y el coste. 4 mil/4 mil es el punto óptimo para la mayoría de los diseños de alta densidad, mientras que 2 mil/2 mil se reserva para aplicaciones de IDH de gama alta. En las primeras fases del diseño deben utilizarse herramientas de cálculo para verificar los requisitos actuales y comunicarse con los fabricantes para garantizar la producibilidad.
4. Especificaciones de espaciado de diseño de PCB
1. Trazas
- Mín. Anchura: 5 mil (0,127 mm)
- Mín. Espacio: 5 mil (0,127 mm)
- Trazado hasta el borde de la placa: ≥0,3mm (20mil)
2. Vías
- Mín. Tamaño del agujero: 0,3 mm (12 milímetros)
- Anchura del anillo de la almohadilla: ≥6mil (0,153mm)
- Espaciado entre vías: ≥6mil (borde a borde)
- Vía al borde del tablero: ≥0,508mm (20mil)
3. Almohadillas PTH (agujeros pasantes chapados)
- Mín. Tamaño del agujero≥0,2 mm mayor que el cable del componente
- Anchura del anillo de la almohadilla: ≥0,2mm (8mil)
- Distancia entre agujeros: ≥0,3 mm (de borde a borde)
- Almohadilla al borde del tablero: ≥0,508mm (20mil)
4. Máscara de soldadura
- Apertura PTH/SMD: ≥0.1mm (4mil) de holgura
5. Serigrafía (texto)
- Mín. Ancho de línea: 6mil (0.153mm)
- Mín. Altura: 32 milímetros (0,811 mm)
6. Ranuras no chapadas
7. Panelización
- Separación (tablero de 1,6 mm): ≥1,6mm
- Corte en V/Sin separación: ~0,5 mm
- Proceso: ≥5mm