برای دستیابی به طراحی خوب PCB، علاوه بر طرح کلی مسیریابی، قوانین عرض و فاصله خطوط نیز بسیار مهم است.به این دلیل که عرض خط و فاصله، عملکرد و پایداری برد مدار را تعیین می کند.بنابراین، این مقاله به معرفی دقیق قوانین طراحی کلی برای عرض و فاصله خطوط PCB می پردازد.
توجه به این نکته ضروری است که تنظیمات پیش فرض نرم افزار باید به درستی پیکربندی شده و گزینه Design Rule Check (DRC) قبل از مسیریابی فعال باشد.توصیه می شود از یک شبکه 5 میل برای مسیریابی استفاده کنید و برای طول مساوی می توان شبکه 1 میلی را بر اساس موقعیت تنظیم کرد.
قوانین عرض خط PCB:
1. مسیریابی باید ابتدا توانایی تولید کارخانه را برآورده کند.سازنده تولید را با مشتری تایید کنید و توانایی تولید آنها را مشخص کنید.اگر هیچ الزام خاصی توسط مشتری ارائه نشده است، به الگوهای طراحی امپدانس برای عرض خط مراجعه کنید.
2. الگوهای امپدانس: بر اساس ضخامت تخته و الزامات لایه ارائه شده از مشتری، مدل امپدانس مناسب را انتخاب کنید.عرض خط را با توجه به عرض محاسبه شده در داخل مدل امپدانس تنظیم کنید.مقادیر امپدانس متداول عبارتند از 50Ω یک سر، دیفرانسیل 90Ω، 100Ω و غیره. توجه داشته باشید که آیا سیگنال آنتن 50Ω باید به لایه مجاور اشاره کند یا خیر.برای استک آپ های معمولی لایه PCB به عنوان مرجع زیر.
3. همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، عرض خط باید نیازهای ظرفیت حمل جریان را برآورده کند.به طور کلی، بر اساس تجربه و در نظر گرفتن حاشیه های مسیریابی، طراحی عرض خط برق را می توان با دستورالعمل های زیر تعیین کرد: برای افزایش دمای 10 درجه سانتی گراد، با ضخامت مس 1 اونس، عرض خط 20 میلی متر می تواند جریان اضافه بار 1A را تحمل کند.برای ضخامت 0.5 اونس مس، عرض خط 40 میلی متری می تواند جریان اضافه بار 1 آمپر را تحمل کند.
4. برای اهداف طراحی کلی، عرض خط ترجیحا باید بالای 4mil کنترل شود، که می تواند توانایی های تولید اکثر تولید کنندگان PCB را برآورده کند.برای طرح هایی که کنترل امپدانس ضروری نیست (بیشتر تخته های 2 لایه)، طراحی عرض خط بالاتر از 8 میل می تواند به کاهش هزینه ساخت PCB کمک کند.
5. تنظیم ضخامت مس را برای لایه مربوطه در مسیریابی در نظر بگیرید.به عنوان مثال 2 اونس مس را در نظر بگیرید، سعی کنید عرض خط را بالای 6 میل طراحی کنید.هرچه مس ضخیم تر باشد، عرض خط بیشتر می شود.الزامات ساخت کارخانه را برای طرح های ضخامت مس غیر استاندارد بخواهید.
6. برای طرح های BGA با گام های 0.5 میلی متری و 0.65 میلی متری، می توان از عرض خط 3.5 میلی متر در مناطق خاصی استفاده کرد (با قوانین طراحی قابل کنترل است).
7. طرح های تخته HDI می توانند از عرض خط 3 میل استفاده کنند.برای طرح هایی با عرض خط کمتر از 3 میل، لازم است قابلیت تولید کارخانه با مشتری تایید شود، زیرا برخی از تولیدکنندگان فقط می توانند عرض خطوط 2 میل را داشته باشند (با قوانین طراحی قابل کنترل است).عرض خطوط نازکتر هزینه های تولید را افزایش می دهد و چرخه تولید را گسترش می دهد.
8. سیگنال های آنالوگ (مانند سیگنال های صوتی و تصویری) باید با خطوط ضخیم تر، معمولاً حدود 15 میلی متر طراحی شوند.اگر فضا محدود است، عرض خط باید بالای 8 میلی متر کنترل شود.
9. سیگنال های RF باید با خطوط ضخیم تر، با اشاره به لایه های مجاور و امپدانس کنترل شده در 50Ω کنترل شوند.سیگنال‌های RF باید روی لایه‌های بیرونی پردازش شوند، از لایه‌های داخلی اجتناب شود و استفاده از vias یا تغییرات لایه به حداقل برسد.سیگنال های RF باید توسط یک صفحه زمین احاطه شوند و لایه مرجع ترجیحاً مس GND باشد.
قوانین فاصله بین خطوط سیم کشی PCB
1. سیم کشی ابتدا باید ظرفیت پردازش کارخانه را برآورده کند و فاصله خطوط باید با قابلیت تولید کارخانه مطابقت داشته باشد که به طور کلی در 4 میل یا بالاتر کنترل می شود.برای طرح های BGA با فاصله 0.5 میلی متر یا 0.65 میلی متر، می توان از فاصله خطوط 3.5 میلی متر در برخی مناطق استفاده کرد.طرح های HDI می توانند فاصله خطوط 3 میلی را انتخاب کنند.طرح های زیر 3 میل باید قابلیت تولید کارخانه تولیدی را با مشتری تایید کنند.برخی از تولید کنندگان توانایی تولید 2 میل (کنترل شده در مناطق طراحی خاص) دارند.
2. قبل از طراحی قاعده فاصله خطوط، ضخامت مس مورد نیاز طرح را در نظر بگیرید.برای مس 1 اونس سعی کنید فاصله 4 میل یا بالاتر را حفظ کنید و برای مس 2 اونس سعی کنید فاصله 6 میل یا بالاتر را حفظ کنید.
3. طراحی فاصله برای جفت سیگنال دیفرانسیل باید بر اساس الزامات امپدانس تنظیم شود تا از فاصله مناسب اطمینان حاصل شود.
4. سیم کشی باید از قاب برد دور باشد و سعی کنید مطمئن شوید که قاب برد می تواند دارای ارت (GND) باشد.فاصله بین سیگنال ها و لبه های برد را بالای 40 میلی متر نگه دارید.
5. سیگنال لایه قدرت باید حداقل 10 میل از لایه GND فاصله داشته باشد.فاصله بین هواپیماهای مسی پاور و پاور باید حداقل 10 میل باشد.برای برخی از آی سی ها (مانند BGA) با فاصله کمتر، فاصله را می توان به طور مناسب تا حداقل 6 میل تنظیم کرد (کنترل در مناطق طراحی خاص).
6. سیگنال‌های مهم مانند ساعت‌ها، دیفرانسیل‌ها و سیگنال‌های آنالوگ باید فاصله‌ای 3 برابر عرض (3W) داشته باشند یا توسط صفحات زمینی (GND) احاطه شوند.فاصله بین خطوط باید 3 برابر عرض خط حفظ شود تا تداخل را کاهش دهد.اگر فاصله مرکز دو خط کمتر از 3 برابر عرض خط نباشد، می تواند 70 درصد میدان الکتریکی بین خطوط را بدون تداخل حفظ کند که به اصل 3W معروف است.
7. سیگنال های لایه مجاور باید از سیم کشی موازی اجتناب کنند.جهت مسیریابی باید یک ساختار متعامد برای کاهش تداخل بین لایه ای غیر ضروری تشکیل دهد.
8. هنگام مسیریابی روی لایه سطحی، حداقل 1 میلی متر از سوراخ های نصب فاصله داشته باشید تا از اتصال کوتاه یا پارگی خط به دلیل استرس نصب جلوگیری کنید.ناحیه اطراف سوراخ های پیچ باید روشن نگه داشته شود.
9. هنگام تقسیم لایه های قدرت، از تقسیم بیش از حد تکه تکه خودداری کنید.در یک صفحه قدرت، سعی کنید بیش از 5 سیگنال قدرت، ترجیحاً در 3 سیگنال قدرت، برای اطمینان از ظرفیت حمل جریان و جلوگیری از خطر عبور سیگنال از صفحه تقسیم لایه های مجاور، نداشته باشید.
10. تقسیم‌بندی‌های صفحه قدرت باید تا حد امکان منظم و بدون تقسیم‌بندی‌های بلند یا دمبل‌شکل باشد تا از موقعیت‌هایی که انتهای آنها بزرگ و وسط کوچک است، اجتناب شود.ظرفیت حمل جریان باید بر اساس باریکترین عرض صفحه مسی قدرت محاسبه شود.
شنژن ANKE PCB Co.,LTD
16-9-2023
زمان ارسال: سپتامبر 19-2023
