Qu'est-ce que la largeur et l'espacement des traces sur le circuit imprimé ?
En la conception de cartes de circuits imprimés (PCB), largeur de la trace et espacement des traces sont deux paramètres fondamentaux mais critiques :
- Largeur de la trace: La largeur de la feuille de cuivre conductrice, qui détermine la capacité de transport du courant et l'élévation de la température.
- Espacement des traces: La distance entre les traces adjacentes, qui affecte l'isolation du signal et les risques de court-circuit.
1. Largeur et espacement minimaux des traces selon les normes industrielles
1.1 Capacités des processus conventionnels
- Principaux fabricants: Plus de 80% peuvent produire de façon stable des dessins avec 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) à moindre coût.
- Fabricants de produits de haute précisionSupport : 70% 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), ce qui convient à la plupart des conceptions à haute densité.
1.2 Procédés avancés (HDI)
- Perçage au laser Technologie Microvia: Supports 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), utilisés dans des applications ultrafines et à haute densité telles que les smartphones et les modules RF, mais les coûts augmentent considérablement.
1.3 Défis extrêmes
- 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) est limité à quelques fabricants et nécessite des tests de rendement stricts.
2. Quatre facteurs clés influençant le choix de la largeur et de l'espacement des traces
2.1 Capacité de charge actuelle et augmentation de la température
- Formule de référence: Selon la norme IPC-2221, la largeur de la trace doit répondre aux exigences de courant. Par exemple, avec une épaisseur de cuivre de 1 oz, un courant de 1 A nécessite au moins 40 mil (1 mm) largeur de la trace (pour une augmentation de température de 10°C).
- Aide à l'utilisation des outils: Utilisez des calculateurs de largeur de trace de circuit imprimé en ligne (par exemple, Saturn PCB Toolkit) en saisissant le courant, l'épaisseur de cuivre et les limites d'élévation de température pour obtenir rapidement les valeurs recommandées.
2.2 Intégrité du signal
- Signaux à grande vitesse: Nécessité d'une adaptation d'impédance, où la largeur de la trace est liée à l'épaisseur et à la permittivité de la couche diélectrique. Par exemple, une ligne microruban de 50 Ω sur une carte FR4 a généralement une largeur de trace de 8-12 mil.
- Paires différentielles: Maintenir une largeur et un espacement égaux (par exemple, 5 mil/5 mil) pour réduire la diaphonie.
2.3 Processus et coût de fabrication
- Seuil de coût: Lorsque la largeur de la trace ou l'espacement est inférieur à 5 mils, les prix peuvent doubler (en raison des rendements plus faibles et des exigences du processus laser).
- Sélection de l'épaisseur du cuivre: Les couches externes utilisent généralement 1 oz (35 μm), les couches internes 0,5 oz ; pour les scénarios à fort courant, une épaisseur de cuivre de 2 oz peut être utilisée mais nécessite des traces plus larges.
2.4 Densité d'implantation et conception des BGA
- BGA Escape Routing: Pour les BGA au pas de 1 mm, utilisez 6 mil/6 mil si vous acheminez une trace entre deux broches ; utilisez 4 mil/4 mil si vous acheminez deux traces.
- Éviter les goulets d'étranglement: Planifiez les largeurs de traçage dans les zones à forte densité dès le début afin d'éviter les retouches ultérieures.
3. Stratégies d'optimisation de la conception des circuits imprimés
3.1 Stratégie en matière de couches
- Couches de puissance: Utilisez des pistes larges ou des coulées de cuivre (par exemple, 50 mil+) pour réduire l'impédance et la production de chaleur.
- Couches de signaux: Donner la priorité aux signaux à haute fréquence sur les couches internes (structure stripline) afin de minimiser les interférences dues au rayonnement.
3.2 Éviter les erreurs courantes
- Traces à angle aigu: Remplacer par des coins à 45° ou courbés pour réduire les discontinuités d'impédance.
- Ignorer le retour d'information des fabricants: Confirmer les documents relatifs à la capacité du processus (par exemple, ouverture minimale, tolérances sur la largeur de la trace) avant de finaliser les conceptions.
3.3 Équilibrage des coûts
- Donner la priorité à l'assouplissement des signaux non critiques: Utilisez des largeurs de trace de 8 à 10 mils pour les signaux d'E/S généraux afin de gagner de l'espace pour les chemins critiques.
L'optimisation de la largeur et de l'espacement des traces sur les circuits imprimés nécessite de trouver un équilibre entre les performances électriques, les limites du processus et le coût. 4 mil/4 mil est le point idéal pour la plupart des conceptions à haute densité, tandis que la norme 2 mil/2 mil est réservé aux applications HDI haut de gamme. Lors des premières étapes de la conception, il convient d'utiliser des outils de calcul pour vérifier les exigences actuelles et de communiquer avec les fabricants pour garantir la productibilité.
4. Spécifications d'espacement pour la conception des circuits imprimés
1. Traces
- Min. Largeur: 5mil (0.127mm)
- Min. Espacement: 5mil (0.127mm)
- Trace jusqu'au bord de la carte: ≥0.3mm (20mil)
2. Vias
- Min. Taille du trou: 0,3mm (12mil)
- Largeur de l'anneau du tampon: ≥6mil (0.153mm)
- Espacement entre les voies: ≥6mil (bord à bord)
- Via to Board Edge: ≥0.508mm (20mil)
3. PTH Pads (Plated Through-Holes)
- Min. Taille du trou: ≥0,2 mm de plus que le fil du composant
- Largeur de l'anneau du tampon: ≥0.2mm (8mil)
- Espacement entre les trous: ≥0,3mm (d'un bord à l'autre)
- Du tampon au bord de la carte: ≥0.508mm (20mil)
4. Masque de soudure
- PTH/SMD Ouverture: espacement ≥0,1mm (4mil)
5. Sérigraphie (texte)
- Min. Largeur de ligne6mil (0.153mm)
- Min. Hauteur: 32mil (0.811mm)
6. Fentes non plaquées
7. Panelisation
- Espacement (panneau de 1,6 mm): ≥1.6mm
- Coupe en V/Sans espacement: ~0,5mm
- Bord du processus: ≥5mm