Larghezza minima delle linee e spaziatura delle linee per i PCB

Cosa sono la larghezza e la spaziatura delle tracce del PCB?

In progettazione di circuiti stampati (PCB), larghezza della traccia nonché spaziatura tra le tracce sono due parametri fondamentali ma critici:

• Larghezza della traccia: La larghezza della lamina di rame conduttivo, che determina la capacità di trasporto della corrente e l'aumento della temperatura.
• Spaziatura tra le tracce: La distanza tra le tracce adiacenti, che influisce sull'isolamento del segnale e sui rischi di cortocircuito.

1. Larghezza e spaziatura minime delle tracce standard del settore

1.1 Capacità di processo convenzionali

• Produttori mainstream: Oltre 80% possono produrre in modo stabile progetti con 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) a costi inferiori.
• Produttori di alta precisioneSupporto 70% 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), adatto alla maggior parte dei progetti ad alta densità.

1.2 Processi avanzati (HDI)

• Tecnologia di foratura laser Microvia: Supporti 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), utilizzati in applicazioni ultrasottili e ad alta densità come smartphone e moduli RF, ma i costi aumentano notevolmente.

1.3 Sfide estreme

• 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) è limitato a pochi produttori e richiede test di rendimento rigorosi.

2. Quattro fattori chiave che influenzano la scelta della larghezza/spaziatura delle tracce

2.1 Capacità di carico attuale e aumento della temperatura

• Formula di riferimento: Secondo lo standard IPC-2221, la larghezza della traccia deve soddisfare i requisiti di corrente. Ad esempio, con uno spessore di rame di 1 oz, per una corrente di 1 A è necessario almeno 40 mil (1 mm) larghezza della traccia (per un aumento di temperatura di 10 °C).
• Assistenza agli strumenti: Utilizzare i calcolatori online della larghezza della traccia del PCB (ad esempio, Saturn PCB Toolkit) inserendo la corrente, lo spessore del rame e i limiti di aumento della temperatura per ottenere rapidamente i valori consigliati.

2.2 Integrità del segnale

• Segnali ad alta velocità: Richiedono l'adattamento dell'impedenza, dove la larghezza della traccia è correlata allo spessore dello strato dielettrico e alla permittività. Ad esempio, una linea a microstriscia da 50 Ω su una scheda FR4 ha tipicamente una larghezza di traccia di 8-12 milioni.
• Coppie differenziali: Mantenere larghezza e spaziatura uguali (ad esempio, 5 mil/5 mil) per ridurre la diafonia.

2.3 Processo produttivo e costi

• Soglia di costo: Quando la larghezza/spazio della traccia è inferiore a 5 mil, i prezzi possono raddoppiare (a causa della minore resa e dei requisiti del processo laser).
• Selezione dello spessore del rame: Gli strati esterni utilizzano comunemente 1 oz (35 μm), gli strati interni 0,5 oz; per scenari ad alta corrente, è possibile utilizzare uno spessore di rame di 2 oz, ma richiede tracce più larghe.

2.4 Densità del layout e progettazione BGA

• Instradamento della fuga BGA: Per i BGA con passo di 1 mm, utilizzare 6 mil/6 mil se si instrada una traccia tra due pin; utilizzare 4 mil/4 mil se si instrada due tracce.
• Evitare i colli di bottiglia: Pianificare in anticipo le larghezze delle tracce nelle aree ad alta densità per evitare una successiva rilavorazione.

3. Strategie di ottimizzazione della progettazione di PCB

3.1 Strategia di stratificazione

• Strati di potenza: Utilizzare tracce larghe o versamenti di rame (ad esempio, 50 mil+) per ridurre l'impedenza e la generazione di calore.
• Strati di segnale: Privilegiare i segnali ad alta frequenza sugli strati interni (struttura stripline) per ridurre al minimo l'interferenza delle radiazioni.

3.2 Evitare gli errori più comuni

• Tracce ad angolo acuto: Sostituire con angoli a 45° o curvi per ridurre le discontinuità di impedenza.
• Ignorare il feedback del produttore: Confermare i documenti di capacità del processo (ad esempio, le tolleranze di apertura minima e di larghezza della traccia) prima di finalizzare i progetti.

3.3 Bilanciamento dei costi

• Privilegiare il rilassamento dei segnali non critici: Usare una larghezza di traccia di 8-10 mil per i segnali di I/O generali per risparmiare spazio per i percorsi critici.

L'ottimizzazione della larghezza e della spaziatura delle tracce dei circuiti stampati richiede un bilanciamento tra prestazioni elettriche, limiti di processo e costi. 4 mil/4 mil è il punto di forza per la maggior parte dei progetti ad alta densità, mentre 2 mil/2 mil è riservato alle applicazioni HDI di fascia alta. Nelle prime fasi di progettazione si dovrebbero utilizzare strumenti di calcolo per verificare i requisiti attuali e comunicare con i produttori per garantire la producibilità.

4. Specifiche di spaziatura per la progettazione di PCB

1. Tracce

• Min. Larghezza: 5mil (0,127mm)
• Min. Spaziatura: 5mil (0,127mm)
• Traccia sul bordo della scheda: ≥0,3mm (20mil)

2. Vias

• Min. Dimensione del foro: 0,3 mm (12mil)
• Larghezza dell'anello del tampone: ≥6mil (0,153mm)
• Spaziatura da via a via: ≥6mil (da bordo a bordo)
• Da via a bordo scheda≥0,508 mm (20mil)

3. Pad PTH (fori passanti placcati)

• Min. Dimensione del foro≥0,2 mm più grande del cavo del componente
• Larghezza dell'anello del tampone: ≥0,2mm (8mil)
• Spaziatura tra i fori≥0,3 mm (da bordo a bordo)
• Dal cuscinetto al bordo del pannello≥0,508 mm (20mil)

4. Maschera di saldatura

• Apertura PTH/SMD: ≥0,1 mm (4mil) di spazio libero

5. Serigrafia (testo)

• Min. Larghezza della linea6mil (0,153mm)
• Min. Altezza: 32mil (0,811mm)

6. Slot non placcati

• Min. Spaziatura≥1,6 mm

7. Pannellizzazione

• Spaziatura (pannello da 1,6 mm)≥1,6 mm
• Taglio a V/Senza spaziatura: ~0,5 mm
• Bordo del processo≥5mm