PCB iz genişliği ve iz aralığı nedir?
İçinde baskılı devre kartı (PCB) tasarımı, iz genişliği ve iz aralığı iki temel ancak kritik parametredir:
- İz Genişliği: Akım taşıma kapasitesini ve sıcaklık artışını belirleyen iletken bakır folyonun genişliği.
- İz Aralığı: Bitişik hatlar arasındaki mesafe, sinyal izolasyonunu ve kısa devre risklerini etkiler.
1. Endüstri Standardı Minimum İz Genişliği ve Aralığı
1.1 Geleneksel Süreç Kapasiteleri
- Ana Akım Üreticiler: 80%'nin üzerinde tasarımları istikrarlı bir şekilde üretebilir 6 mil/6 mil (0,15 mm/0,15 mm) daha düşük maliyetlerle.
- Yüksek Hassasiyetli Üreticiler: 70% desteği 4 mil/4 mil (0,1 mm/0,1 mm), çoğu yüksek yoğunluklu tasarım için uygundur.
1.2 Gelişmiş Süreçler (HDI)
- Lazer Delme Microvia Teknolojisi: Destekler 2 mil/2 mil (0,05 mm/0,05 mm), akıllı telefonlar ve RF modülleri gibi ultra ince, yüksek yoğunluklu uygulamalarda kullanılır, ancak maliyetler önemli ölçüde artar.
1.3 Olağanüstü Zorluklar
- 3,5 mil/3,5 mil (0,09 mm/0,09 mm) birkaç üreticiyle sınırlıdır ve sıkı verim testleri gerektirir.
2. İz Genişliği/Aralığı Seçimine Etki Eden Dört Temel Faktör
2.1 Mevcut Taşıma Kapasitesi ve Sıcaklık Artışı
- Formül Referansı: IPC-2221 standardına göre, iz genişliği akım gereksinimlerini karşılamalıdır. Örneğin, 1 oz bakır kalınlığında, 1 A akım için en az 40 mil (1 mm) iz genişliği (10°C sıcaklık artışı için).
- Araç Yardımı: Önerilen değerleri hızlı bir şekilde elde etmek için akım, bakır kalınlığı ve sıcaklık artış limitlerini girerek çevrimiçi PCB iz genişliği hesaplayıcılarını (örn. Saturn PCB Toolkit) kullanın.
2.2 Sinyal Bütünlüğü
- Yüksek Hızlı Sinyaller: İz genişliğinin dielektrik katman kalınlığı ve geçirgenlik ile ilişkili olduğu empedans eşleşmesi gerektirir. Örneğin, bir FR4 kart üzerindeki 50 Ω mikroşerit hat tipik olarak aşağıdaki iz genişliğine sahiptir 8-12 milyon.
- Diferansiyel Çiftler: Çapraz karışmayı azaltmak için eşit genişlik ve aralığı (örn. 5 mil/5 mil) koruyun.
2.3 Üretim Süreci ve Maliyeti
- Maliyet Eşiği: İz genişliği/aralığı <5 mil olduğunda, fiyatlar iki katına çıkabilir (daha düşük verim ve lazer işlemi gereksinimleri nedeniyle).
- Bakır Kalınlığı Seçimi: Dış katmanlar genellikle 1 oz (35 μm), iç katmanlar 0,5 oz kullanır; yüksek akım senaryoları için 2 oz bakır kalınlığı kullanılabilir, ancak daha geniş izler gerektirir.
2.4 Yerleşim Yoğunluğu ve BGA Tasarımı
- BGA Kaçış Yönlendirme: 1 mm aralıklı BGA'lar için, iki pim arasında bir iz yönlendiriyorsanız 6 mil/6 mil kullanın; iki iz yönlendiriyorsanız 4 mil/4 mil kullanın.
- Darboğazlardan Kaçının: Daha sonra yeniden çalışmayı önlemek için yüksek yoğunluklu alanlardaki iz genişliklerini erkenden planlayın.
3. PCB Tasarım Optimizasyon Stratejileri
3.1 Katman Stratejisi
- Güç Katmanları: Empedansı ve ısı oluşumunu azaltmak için geniş izler veya bakır dökümler (örn. 50 mil+) kullanın.
- Sinyal Katmanları: Radyasyon girişimini en aza indirmek için yüksek frekanslı sinyallere iç katmanlarda (stripline yapı) öncelik verin.
3.2 Yaygın Hatalardan Kaçının
- Keskin Açılı İzler: Empedans süreksizliklerini azaltmak için 45° veya kavisli köşelerle değiştirin.
- Üretici Geri Bildiriminin Göz Ardı Edilmesi: Tasarımları sonlandırmadan önce süreç yeterlilik belgelerini (örn. minimum açıklık, iz genişliği toleransları) onaylayın.
3.3 Maliyet Dengeleme
- Kritik Olmayan Sinyalleri Rahatlatmaya Öncelik Verin: Kritik yollarda yer kazanmak için genel I/O sinyalleri için 8-10 mil iz genişlikleri kullanın.
PCB iz genişliğini ve aralığını optimize etmek, elektrik performansı, süreç sınırlamaları ve maliyeti dengelemeyi gerektirir. 4 mil/4 mil çoğu yüksek yoğunluklu tasarım için tatlı nokta iken 2 mil/2 mil üst düzey HDI uygulamaları için ayrılmıştır. Erken aşamadaki tasarımlarda mevcut gereksinimleri doğrulamak için hesaplama araçları kullanılmalı ve üretilebilirliği sağlamak için üreticilerle iletişim kurulmalıdır.
4. PCB Tasarım Aralığı Özellikleri
1. İzler
- Min. Genişlik: 5mil (0.127mm)
- Min. Aralık: 5mil (0.127mm)
- Pano Kenarına İzleme: ≥0,3mm (20mil)
2. Vias
- Min. Delik Boyutu: 0,3 mm (12mil)
- Ped Halkası Genişliği: ≥6mil (0,153mm)
- Via-Via Aralığı: ≥6mil (kenardan kenara)
- Via'dan Board Edge'e: ≥0,508mm (20mil)
3. PTH Pedleri (Delikler Arası Kaplama)
- Min. Delik Boyutu: Bileşen ucundan ≥0,2 mm daha büyük
- Ped Halkası Genişliği: ≥0,2mm (8mil)
- Delikten Deliğe Aralık: ≥0,3 mm (kenardan kenara)
- Pedden Pano Kenarına: ≥0,508mm (20mil)
4. Lehim Maskesi
- PTH/SMD Açılışı: ≥0,1 mm (4mil) boşluk
5. Serigrafi (Metin)
- Min. Çizgi Genişliği: 6mil (0.153mm)
- Min. Yükseklik: 32mil (0.811mm)
6. Kaplamasız Yuvalar
7. Panelleştirme
- Aralık (1,6 mm levha): ≥1,6 mm
- V-Cut/No-Spacing: ~0.5mm
- Süreç Kenarı: ≥5mm