Wat zijn PCB-spoorbreedte en -spoorafstand?
In ontwerp van printplaten, spoorbreedte en Spoorafstand zijn twee fundamentele maar kritische parameters:
- Spoorbreedte: De breedte van de geleidende koperfolie, die bepalend is voor het stroomvoerend vermogen en de temperatuurstijging.
- Spoorafstand: De afstand tussen aangrenzende sporen, die van invloed is op signaalisolatie en het risico van kortsluiting.
1. Standaard minimale spoorbreedte en -afstand
1.1 Conventionele procesmogelijkheden
- Mainstream fabrikanten: Meer dan 80% kan stabiel ontwerpen produceren met 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) tegen lagere kosten.
- Hoge precisie fabrikanten: 70% ondersteuning 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), geschikt voor de meeste ontwerpen met hoge dichtheid.
1.2 Geavanceerde Processen (HDI)
- Laserboren Microvia-technologie: Ondersteunt 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), gebruikt in ultradunne toepassingen met hoge dichtheid zoals smartphones en RF-modules, maar de kosten stijgen aanzienlijk.
1.3 Extreme uitdagingen
- 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) is beperkt tot een paar fabrikanten en vereist strenge rendementstesten.
2. Vier sleutelfactoren die de keuze van spoorbreedte/-spacing beïnvloeden
2.1 Huidig draagvermogen en temperatuurstijging
- Formuleverwijzing: Volgens de IPC-2221 standaard moet de spoorbreedte voldoen aan de stroomvereisten. Bijvoorbeeld, met 1 oz koperdikte vereist een stroom van 1 A ten minste 40 mil (1 mm) spoorbreedte (voor een temperatuurstijging van 10°C).
- Hulpmiddel: Gebruik online PCB spoorbreedte calculators (bijv. Saturn PCB Toolkit) door stroom, koperdikte en temperatuurstijgingslimieten in te voeren om snel aanbevolen waarden te verkrijgen.
2.2 Signaalintegriteit
- Hogesnelheidssignalen: Vereist impedantieaanpassing, waarbij de spoorbreedte verband houdt met de dikte van de diëlektrische laag en de permittiviteit. Bijvoorbeeld, een 50 Ω microstriplijn op een FR4 bord heeft meestal een spoorbreedte van 8-12 miljoen.
- Differentiële paren: Handhaaf gelijke breedte en afstand (bijv. 5 mil/5 mil) om overspraak te verminderen.
2.3 Productieproces en kosten
- Kosten Drempel: Wanneer de spoorbreedte/-spacing < 5 mil is, kunnen de prijzen verdubbelen (door lagere opbrengsten en laserprocesvereisten).
- Koperdikte selectie: Voor buitenlagen wordt gewoonlijk 1 oz (35 μm) gebruikt, voor binnenlagen 0,5 oz; voor scenario's met hoge stromen kan 2 oz koperdikte worden gebruikt, maar daarvoor zijn bredere sporen nodig.
2.4 Layoutdichtheid en BGA-ontwerp
- BGA ontsnappen frezen: Gebruik voor BGA's met een pitch van 1 mm 6 mil/6 mil als u één spoor tussen twee pinnen freest; gebruik 4 mil/4 mil als u twee sporen freest.
- Knelpunten vermijden: Plan de spoorbreedte in gebieden met hoge dichtheid vroeg om later nabewerking te voorkomen.
3. PCB-ontwerpoptimalisatiestrategieën
3.1 Laagstrategie
- Stroomlagen: Gebruik brede sporen of koperen gietmassa's (bijvoorbeeld 50 mil+) om impedantie en warmteontwikkeling te verminderen.
- Signaallagen: Geef prioriteit aan hoogfrequente signalen op binnenlagen (striplijnstructuur) om stralingsinterferentie te minimaliseren.
3.2 Veelvoorkomende fouten vermijden
- Scherpe sporen: Vervangen door 45° of gebogen hoeken om impedantieonderbrekingen te verminderen.
- Feedback van de fabrikant negeren: Bevestig documenten over de procesmogelijkheden (bijv. toleranties voor minimale opening en spoorbreedte) voordat u de laatste hand legt aan ontwerpen.
3.3 Kostenbalancering
- Prioriteit geven aan het ontspannen van niet-kritieke signalen: Gebruik spoorbreedten van 8-10 mil voor algemene I/O-signalen om ruimte te besparen voor kritieke paden.
Het optimaliseren van de printspoorbreedte en -afstand vereist een evenwicht tussen elektrische prestaties, procesbeperkingen en kosten. 4 mil/4 mil is de beste plek voor de meeste ontwerpen met hoge dichtheid, terwijl 2 mil/2 mil is voorbehouden aan hoogwaardige HDI-toepassingen. Bij ontwerp in een vroeg stadium moet gebruik worden gemaakt van rekentools om de huidige vereisten te verifiëren en moet worden gecommuniceerd met fabrikanten om de produceerbaarheid te garanderen.
4. PCB ontwerp specificaties voor tussenruimte
1. Sporen
- Min. Breedte: 5 mm (0,127 mm)
- Min. Afstand: 5 mm (0,127 mm)
- Traceren tot bordrand: ≥0,3mm (20mil)
2. Vias
- Min. Gatgrootte: 0,3mm (12mil)
- Pad Ring Breedte: ≥6mil (0,153mm)
- Via-to-Via-afstand: ≥6mil (rand tot rand)
- Via naar Board Edge: ≥0,508mm (20mil)
3. PTH-pads (geplateerde doorvoergaten)
- Min. Gatgrootte≥0,2 mm groter dan het lood van de component
- Pad Ring Breedte: ≥0,2mm (8mil)
- Afstand tussen gaten: ≥0,3 mm (rand tot rand)
- Tampon tot rand printplaat: ≥0,508mm (20mil)
4. Soldeermasker
- PTH/SMD Opening: ≥0.1mm (4mil) ontruiming
5. Zeefdruk (tekst)
- Min. Lijnbreedte: 6mil (0,153mm)
- Min. Hoogte: 32 mm (0,811 mm)
6. Niet-geplatte sleuven
7. Paneelvorming
- Afstand (1,6 mm printplaat): ≥1,6mm
- V-gesneden/zonder tussenruimte: ~0,5mm
- Procesrand: ≥5mm