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      華秋干貨鋪 | PCB電氣安全距離的可制造性設計

      華秋電子 ? 來源：未知 ? 2022-12-15 18:25 ? 次閱讀






      PCB工程師在設計電子產品的過程中，不能只考慮設計出來的精度以及完美要求，還有很大一個制約條件就是生產工藝的能力問題，因此DFM可制造性分析非常重要。避免設計出來的產品無法生產浪費時間及成本的問題發生。


      那么走線層的可制造性都有那些問題呢？走線層的線距、焊盤、銅皮的距離關乎電氣的安全間距，一般而言會考慮到線到線的距離、焊盤到焊盤的距離、焊盤與線之間的距離、線和焊盤離板邊的距離，還有銅皮與其他物體的距離等……







      PCB電氣間距設計規則




      PCB的設計規則有很多，以下為大家介紹有關電氣安全間距的舉例。電氣規則設置是設計電路板在布線時必須遵守的規則，包括安全距離、開路、短路方面的設置。這幾個參數的設置會影響所設計PCB的生產成本、設計難度及設計的準確性，應嚴謹對待。


      1、安全間距規則



      PCB設計有相同網絡間距、不同網絡的安全間距、其他、線寬都需要進行設置，線寬和間距默認都是6mil，間距默認6mil即可，線寬最小值設置為6mil，建議值（默認布線的寬度）設置為10mil，最大值設置為200mil。具體設置根據板子布線的難易度設置。

      設置的線寬、間距還需要和PCB生產廠家事先協商好，因為有些廠家因為制程能力的問題不一定能做到設置的線寬和間距，而且線寬和間距越小，成本越高。


      2、線距3W規則




      所有設計在時鐘走線、差分線、視頻、音頻、復位線以及其他系統關鍵線路等。多個高速信號線長距離走線時，為了減少線與線之間的串擾，應保證線間距足夠大，當線中心間距不少于3倍線寬時，則可保持大部分電場不互相干擾，這就是3W規則。3W規則可保持70%的電場不互相干擾，使用10W的間距時，可以達到98%的電場不互相干擾。


      3、電源層20H規則





      20H規則是指電源層相對地層內縮20H的距離，當然也是為抑制邊緣輻射效應。由于電源層與地層之間的電場是變化的，在板的邊緣會向外輻射電磁干擾，稱為邊沿效應。解決的辦法是將電源層內縮，使得電場只在接地層的范圍內傳導。以一個H(電源和地之間的介質厚度)為單位，若內縮20H則可以將70%的電場限制在接地層邊沿內，內縮100H則可以將98%的電場限制在內。


      4、阻抗線間距的影響




      由兩根差動信號線組成的控制阻抗的一種復雜結構，驅動端輸入的信號為極性相反的兩個信號波形，分別由兩根差動線傳送，在接收端這兩個差動信號相減，這種方式主要用于高速數模電路中以獲得更好的信號完整性及抗噪聲干擾。阻抗與差分線間距成正比，差分線間距越大，阻抗就越大。


      5、電氣的爬電距離




      在高壓開關電源PCB設計中比較重要的是電氣間隙和爬電距離，如果電氣間隙和爬電間距過小的話，需要注意漏電的情況。爬電間距以及電氣間隙在PCB設計時，電氣間隙可用布局來調整器件焊盤到焊盤的間距，當PCB空間緊張時爬電間距可以通過挖槽增加爬電間距。



      02

      PCB制造間距的DFM設計



      制造的電氣安全間距主要取決于制版廠的水平，一般就是0.15mm，實際上可以更近，如果不是跟信號相關的電路，只要不短路，電流夠用就行，大電流需要更粗的走線和間距，一般的設計原則是運用條件允許的情況下采用最粗的走線和間距。



      01

      導線之間間距


      導線與導線之間間距需要考慮PCB生產廠家的制成能力，建議走線與走線之間的間距不低于4mil。不過部分工廠3/3mil的線寬線距也能生產，從生產角度出發的話，當然是在有條件的情況下越大越好了。一般正常的6mil比較常規了。



      02

      焊盤與線的間距


      焊盤距線的距離一般不低于4mil,在有空間的情況下焊盤到線間距越大越好。因為焊盤阻焊需要開窗，開窗大于焊盤2mil以上，如間距不足不只是線路層短路的問題，還會導致線路露銅。



      03

      焊盤與焊盤之間的間距


      焊盤與焊盤的間距需要大于6mil，焊盤間距不足很難做出阻焊橋，不同網絡的IC焊盤無阻焊橋焊接時可能會連錫短路。同網絡焊盤與焊盤的間距小，焊接上錫全連接以后返修元器件不方便拆卸。




      04

      銅皮與銅皮、線、PAD間距


      帶電銅皮與線、PAD間距要比其他線路層的物體間距大一些，銅皮與線、PAD間距大于8mil 方便生產制造。因為銅皮的大小不一定要做到多少值，大一點小一點關系不大，為了提升產品的生產良率，線、PAD距銅皮的間距盡量大一些。



      05

      線、PAD、銅皮與板邊的間距


      走線、焊盤、銅皮距外形線的距離一般需要大于10mil，小于8mil在生產制造成型后會導致板邊露銅，如果板邊是V-CUT那么間距預留需大于16mil以上。線和PAD不只是露銅那么簡單，線太靠近板邊可能會做小，導致載流問題，PAD做小影響焊接，導致焊接不良。




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      原文標題：華秋干貨鋪 | PCB電氣安全距離的可制造性設計

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