Để đạt được thiết kế PCB tốt, ngoài bố cục định tuyến tổng thể, các quy tắc về độ rộng và khoảng cách dòng cũng rất quan trọng.Đó là vì độ rộng và khoảng cách dòng quyết định hiệu suất và độ ổn định của bảng mạch.Vì vậy, bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về các quy tắc thiết kế chung về chiều rộng và khoảng cách đường PCB.
Điều quan trọng cần lưu ý là cài đặt mặc định của phần mềm phải được cấu hình đúng và tùy chọn Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) phải được bật trước khi định tuyến.Bạn nên sử dụng lưới 5 triệu để định tuyến và với độ dài bằng nhau, lưới 1 triệu có thể được đặt tùy theo tình huống.
Quy tắc chiều rộng đường PCB:
1. Việc định tuyến trước tiên phải đáp ứng được năng lực sản xuất của nhà máy.Xác nhận nhà sản xuất với khách hàng và xác định năng lực sản xuất của họ.Nếu khách hàng không đưa ra yêu cầu cụ thể nào, hãy tham khảo các mẫu thiết kế trở kháng để biết độ rộng đường truyền.
2.Mẫu trở kháng: Dựa trên yêu cầu về độ dày và lớp của bảng được cung cấp từ khách hàng, hãy chọn mô hình trở kháng phù hợp.Đặt độ rộng đường truyền theo độ rộng được tính toán bên trong mô hình trở kháng.Các giá trị trở kháng phổ biến bao gồm 50Ω một đầu, 90Ω vi sai, 100Ω, v.v. Lưu ý xem tín hiệu ăng-ten 50Ω có nên xem xét tham chiếu đến lớp lân cận hay không.Đối với các cách xếp chồng lớp PCB phổ biến như tài liệu tham khảo bên dưới.
3. Như thể hiện trong sơ đồ bên dưới, chiều rộng đường dây phải đáp ứng các yêu cầu về khả năng mang dòng điện.Nói chung, dựa trên kinh nghiệm và xem xét lề định tuyến, thiết kế chiều rộng đường dây điện có thể được xác định theo các nguyên tắc sau: Để tăng nhiệt độ 10°C, với độ dày đồng 1oz, chiều rộng đường dây 20mil có thể xử lý dòng điện quá tải 1A;đối với độ dày đồng 0,5oz, chiều rộng đường 40mil có thể xử lý dòng điện quá tải 1A.
4. Đối với mục đích thiết kế chung, độ rộng đường tốt nhất nên được kiểm soát trên 4mil, có thể đáp ứng khả năng sản xuất của hầu hết các nhà sản xuất PCB.Đối với các thiết kế không cần kiểm soát trở kháng (chủ yếu là bo mạch 2 lớp), việc thiết kế chiều rộng đường truyền trên 8 triệu có thể giúp giảm chi phí sản xuất PCB.
5. Xem xét cài đặt độ dày đồng cho lớp tương ứng trong quá trình định tuyến.Lấy đồng 2oz làm ví dụ, cố gắng thiết kế chiều rộng đường trên 6 triệu.Đồng càng dày thì chiều rộng đường càng rộng.Yêu cầu yêu cầu sản xuất của nhà máy đối với các thiết kế có độ dày đồng không đạt tiêu chuẩn.
6. Đối với các thiết kế BGA có bước 0,5mm và 0,65mm, chiều rộng đường 3,5 triệu có thể được sử dụng ở một số khu vực nhất định (có thể được kiểm soát theo quy tắc thiết kế).
7. Thiết kế bảng HDI có thể sử dụng chiều rộng dòng 3mil.Đối với các thiết kế có độ rộng đường dưới 3mil, cần phải xác nhận năng lực sản xuất của nhà máy với khách hàng, vì một số nhà sản xuất chỉ có thể đạt được độ rộng đường 2mil (có thể kiểm soát bằng quy tắc thiết kế).Chiều rộng dây chuyền mỏng hơn sẽ làm tăng chi phí sản xuất và kéo dài chu kỳ sản xuất.
8. Tín hiệu analog (chẳng hạn như tín hiệu âm thanh và video) nên được thiết kế với các đường dày hơn, thường khoảng 15mil.Nếu không gian bị hạn chế, độ rộng đường phải được kiểm soát trên 8 triệu.
9. Tín hiệu RF phải được xử lý bằng các đường dày hơn, có tham chiếu đến các lớp lân cận và trở kháng được kiểm soát ở mức 50Ω.Tín hiệu RF phải được xử lý ở các lớp bên ngoài, tránh các lớp bên trong và giảm thiểu việc sử dụng vias hoặc thay đổi lớp.Tín hiệu RF phải được bao quanh bởi mặt đất, với lớp tham chiếu tốt nhất là đồng GND.
Quy tắc khoảng cách đường dây PCB
1. Hệ thống dây điện trước tiên phải đáp ứng công suất xử lý của nhà máy và khoảng cách giữa các đường dây phải đáp ứng khả năng sản xuất của nhà máy, thường được kiểm soát ở mức 4 triệu trở lên.Đối với các thiết kế BGA có khoảng cách 0,5mm hoặc 0,65mm, khoảng cách dòng 3,5 mil có thể được sử dụng ở một số khu vực.Thiết kế HDI có thể chọn khoảng cách dòng là 3 mil.Mẫu thiết kế dưới 3 triệu phải xác nhận năng lực sản xuất của nhà máy sản xuất với khách hàng.Một số nhà sản xuất có khả năng sản xuất 2 triệu (được kiểm soát trong các khu vực thiết kế cụ thể).
2. Trước khi thiết kế quy tắc giãn cách dòng, hãy xem xét yêu cầu về độ dày đồng của thiết kế.Đối với 1 ounce đồng, hãy cố gắng duy trì khoảng cách từ 4 triệu trở lên và đối với 2 ounce đồng, hãy cố gắng duy trì khoảng cách từ 6 triệu trở lên.
3. Thiết kế khoảng cách cho các cặp tín hiệu vi sai phải được đặt theo yêu cầu trở kháng để đảm bảo khoảng cách phù hợp.
4. Hệ thống dây điện phải được đặt cách xa khung bảng và cố gắng đảm bảo rằng khung bảng có thể có các lỗ nối đất (GND).Giữ khoảng cách giữa tín hiệu và cạnh bo mạch trên 40 mil.
5. Tín hiệu lớp nguồn phải có khoảng cách ít nhất 10 triệu từ lớp GND.Khoảng cách giữa các mặt phẳng nguồn và nguồn đồng phải ít nhất là 10 triệu.Đối với một số IC (chẳng hạn như BGA) có khoảng cách nhỏ hơn, khoảng cách có thể được điều chỉnh phù hợp ở mức tối thiểu là 6 triệu (được kiểm soát trong các khu vực thiết kế cụ thể).
6. Các tín hiệu quan trọng như đồng hồ, vi sai và tín hiệu analog phải có khoảng cách gấp 3 lần chiều rộng (3W) hoặc được bao quanh bởi các mặt phẳng mặt đất (GND).Khoảng cách giữa các đường dây nên được giữ ở mức gấp 3 lần chiều rộng đường truyền để giảm nhiễu xuyên âm.Nếu khoảng cách giữa tâm của hai đường không nhỏ hơn 3 lần chiều rộng đường thì nó có thể duy trì 70% điện trường giữa các đường mà không bị nhiễu, được gọi là nguyên lý 3W.
7. Tín hiệu lớp liền kề nên tránh nối dây song song.Hướng định tuyến phải tạo thành một cấu trúc trực giao để giảm nhiễu xuyên âm giữa các lớp không cần thiết.
8. Khi định tuyến trên lớp bề mặt, hãy giữ khoảng cách ít nhất 1mm với các lỗ lắp để tránh đoản mạch hoặc đứt đường dây do quá tải khi lắp đặt.Khu vực xung quanh các lỗ vít phải được giữ thông thoáng.
9. Khi phân chia các tầng quyền lực, tránh phân chia quá rời rạc.Trong một mặt phẳng nguồn, cố gắng không có nhiều hơn 5 tín hiệu nguồn, tốt nhất là trong khoảng 3 tín hiệu nguồn, để đảm bảo khả năng mang dòng điện và tránh nguy cơ tín hiệu vượt qua mặt phẳng phân chia của các lớp liền kề.
10. Các phần chia của mặt phẳng điện phải được giữ đều đặn nhất có thể, không có phần chia dài hoặc hình quả tạ, để tránh tình trạng các đầu lớn và phần giữa nhỏ.Khả năng mang dòng điện phải được tính toán dựa trên chiều rộng hẹp nhất của mặt phẳng nguồn đồng.
Công ty TNHH ANKE PCB Thâm Quyến
2023-9-16
Thời gian đăng: 19-09-2023
