O que é a largura e o espaçamento dos traços da placa de circuito impresso?
Em conceção de placas de circuitos impressos (PCB), largura do traço e espaçamento entre traços são dois parâmetros fundamentais, mas críticos:
- Largura do traço: A largura da folha de cobre condutora, que determina a capacidade de transporte de corrente e a subida de temperatura.
- Espaçamento do traço: A distância entre traços adjacentes, que afecta o isolamento do sinal e os riscos de curto-circuito.
1. Largura e espaçamento mínimos do traço normalizados pela indústria
1.1 Capacidades de processo convencionais
- Principais fabricantes: Mais de 80% podem produzir de forma estável desenhos com 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) a custos mais baixos.
- Fabricantes de alta precisão: Suporte 70% 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), adequado para a maioria dos projectos de alta densidade.
1.2 Processos avançados (HDI)
- Tecnologia Microvia de perfuração a laser: Apoios 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), utilizados em aplicações ultrafinas e de alta densidade, como smartphones e módulos RF, mas os custos aumentam significativamente.
1.3 Desafios extremos
- 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) está limitada a alguns fabricantes e requer testes de rendimento rigorosos.
2. Quatro factores-chave que influenciam a seleção da largura/espaçamento do traço
2.1 Capacidade de carga atual e aumento da temperatura
- Referência da fórmula: De acordo com a norma IPC-2221, a largura do traço deve cumprir os requisitos de corrente. Por exemplo, com 1 oz de espessura de cobre, uma corrente de 1 A requer pelo menos 40 mil (1 mm) largura do traço (para um aumento de temperatura de 10°C).
- Assistência para ferramentas: Utilize calculadoras online de largura de traço de PCB (por exemplo, Saturn PCB Toolkit) introduzindo a corrente, a espessura do cobre e os limites de aumento de temperatura para obter rapidamente os valores recomendados.
2.2 Integridade do sinal
- Sinais de alta velocidade: Exigir uma correspondência de impedância, em que a largura do traço está relacionada com a espessura e a permissividade da camada dieléctrica. Por exemplo, uma linha microstrip de 50 Ω numa placa FR4 tem normalmente uma largura de traço de 8-12 milhões.
- Pares diferenciais: Mantenha a largura e o espaçamento iguais (por exemplo, 5 mil/5 mil) para reduzir a diafonia.
2.3 Processo e custo de fabrico
- Limiar de custos: Quando a largura/espaçamento do traço é inferior a 5 mil, os preços podem duplicar (devido a rendimentos inferiores e aos requisitos do processo laser).
- Seleção da espessura do cobre: As camadas exteriores utilizam normalmente 1 oz (35 μm), as camadas interiores 0,5 oz; para cenários de corrente elevada, pode ser utilizada uma espessura de cobre de 2 oz, mas requer traços mais largos.
2.4 Densidade de disposição e conceção de BGA
- Encaminhamento de fuga BGA: Para BGAs com passo de 1 mm, use 6 mil/6 mil se estiver a encaminhar um traço entre dois pinos; use 4 mil/4 mil se estiver a encaminhar dois traços.
- Evitar estrangulamentos: Planear antecipadamente as larguras de traço em áreas de alta densidade para evitar retrabalho posterior.
3. Estratégias de otimização do design de PCB
3.1 Estratégia de camadas
- Camadas de energia: Utilize traços largos ou camadas de cobre (por exemplo, 50 mil+) para reduzir a impedância e a geração de calor.
- Camadas de sinal: Dar prioridade aos sinais de alta frequência nas camadas interiores (estrutura em stripline) para minimizar a interferência da radiação.
3.2 Evitar erros comuns
- Traços de ângulo agudo: Substituir por cantos curvos ou de 45° para reduzir as descontinuidades de impedância.
- Ignorar o feedback do fabricante: Confirmar os documentos de capacidade do processo (por exemplo, abertura mínima, tolerâncias de largura de traço) antes de finalizar os projectos.
3.3 Equilíbrio de custos
- Dar prioridade ao relaxamento de sinais não críticos: Utilize larguras de traço de 8-10 mil para sinais de E/S gerais para poupar espaço para percursos críticos.
A otimização da largura e do espaçamento dos traços de PCB requer um equilíbrio entre o desempenho elétrico, as limitações do processo e o custo. 4 mil/4 mil é o ponto ideal para a maioria dos projectos de alta densidade, enquanto 2 mil/2 mil está reservado para aplicações HDI topo de gama. A conceção na fase inicial deve utilizar ferramentas de cálculo para verificar os requisitos actuais e comunicar com os fabricantes para garantir a produtibilidade.
4. Especificações de espaçamento da conceção da placa de circuito impresso
1. Traços
- Min. Largura: 5mil (0,127mm)
- Mín. Espaçamento: 5mil (0,127mm)
- Traço para a borda da placa: ≥0,3mm (20mil)
2. Vias
- Mín. Tamanho do furo: 0,3mm (12mil)
- Largura do anel da almofada: ≥6mil (0,153mm)
- Espaçamento de via a via≥6mil (borda a borda)
- Via para o bordo da placa: ≥0,508mm (20mil)
3. Almofadas PTH (Plated Through-Holes)
- Mín. Tamanho do furo≥0,2 mm maior do que o cabo do componente
- Largura do anel da almofada: ≥0,2mm (8mil)
- Espaçamento entre furos≥0,3 mm (margem a margem)
- Almofada até à extremidade da placa: ≥0,508mm (20mil)
4. Máscara de solda
- Abertura PTH/SMD: ≥0,1mm (4mil) de folga
5. Serigrafia (Texto)
- Mín. Largura da linha: 6mil (0,153mm)
- Mínimo. Altura: 32mil (0,811mm)
6. Ranhuras não revestidas
7. Panelização
- Espaçamento (placa de 1,6 mm): ≥1,6mm
- Corte em V/Não espaçamento: ~0,5mm
- Borda do processo: ≥5mm