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千万不要忽略 PCB 设计中线宽线距的重要性

作者:华秋电子
  • 2023-09-01
    广东
  • 本文字数:1773 字

    阅读完需:约 6 分钟

想要做好 PCB 设计,除了整体的布线布局外,线宽线距的规则也非常重要,因为线宽线距决定着电路板的性能和稳定性。所以本篇以 RK3588 为例,详细为大家介绍一下 PCB 线宽线距的通用设计规则

要注意的是,布线之前须把软件默认设置选项设置好,并打开 DRC 检测开关。布线建议打开 5mil 格点,等长时可根据情况设置 1mil 格点。


PCB 布线线宽

布线首先应满足工厂加工能力,首先向客户确认生产厂家,确认其生产能力,如下图所示,如客户无要求,线宽参考阻抗设计模板。


阻抗模板,根据客户提供的板厚及层数要求,选择合适阻抗模型,布线线宽按阻抗模型内计算的宽度进行设置,常见阻抗为单端 50Ω,差分 90Ω、100Ω等,注意天线 50R 信号是否应该考虑隔层参考,常见 PCB 的层叠见下图。


如下图所示,布线线宽需要满足载流能力。一般情况下,可以基于经验、考虑布线余量,可以按照:温升在 10°C,对于铜厚 1OZ,20MIL 线宽过载电流 1A;铜厚 0.5OZ,40MIL 线宽过载电流 1A 来进行电源线宽设计。


常规设计线宽应尽量控制在 4MIL 以上,此线宽能满足大部分 PCB 生产厂家加工能力。对于部分不需要控制阻抗的设计(大部分为 2 层板设计),保证线宽在 8mil 以上,减少 PCB 的生产加工成本。

布线应考虑所在层铜厚设置,如 2OZ 尽量设计在 6mil 以上,铜厚越厚,线宽越宽,对不常见铜厚设计,可咨询生产厂家的加工要求。

0.5mm、0.65mm 间距 BGA 设计可在部分区域使用 3.5mil 线宽设计(可设计区域规则管控)。

HDI 板设计可选择 3mil 线宽设计,低于 3mil 设计必须向客户确认加工工厂的生产能力,部分厂家生产能力为 2mil。线宽越细,加工成本增加,加工周期延长。

模拟信号(如音视频信号)须加粗处理,一般处理为 15mil 线宽,如空间限制,应控制在 8mil 以上线宽。

射频信号应加粗处理,隔层参考,阻抗控制 50。射频信号应处理在表层,避免处理到内层,尽量避免打孔换层处理。射频信号须包地处理,参考层尽量参考 GND 铜皮。


PCB 布线线距

布线首先应满足工厂加工能力,线距应满足工厂生产能力,一般控制在 4mil 以上;0.5mm、0.65mm 间距 BGA 设计可在部分区域使用 3.5mil 线距设计,HDI 可选择 3mil 线距设计,低于 3mil 设计必须向客户确认加工工厂的生产能力,部分厂家生产能力为 2mil(可设计区域规则管控)。

线距规则设计之前须考虑设计的铜厚要求,1OZ 尽量保持 4mil 以上距离,2OZ 尽量保持 6mil 以上距离。

关于差分信号对内的距离设计,应该按照阻抗的要求,合理设置其相应的距离。

布线应远离板框位置,尽量保持板框位置能包地打 GND 孔,保持信号离板边 40mil 以上距离。

电源层信号比 GND 层内缩 10mil 以上距离。电源与电源铜皮宽度应保持 10mil 以上距离,部分 IC(如 BGA)因间距较小,可适当调整其距离,设置到 6mil 以上(可设计区域规则管控)。

重要信号,如时钟、差分、模拟信号等,须满足 3W 距离或者包地处理。线与线之间的距离保持 3 倍线宽。是为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,如果线中心距不少于 3 倍线宽时,则可保持 70%的线间电场不互相干扰,称为 3W 规则,如下图所示。


相邻层信号避免平行布线,走线方向成正交结构,以减少不必要的层间窜扰,如下图为垂直与平行走线。


布线在表层时,应远离定位孔,距离保持在 1mm 以上,以防安装时出现短路或者安装应力产生的线路撕裂导致开路,如下图为螺丝孔的避空区域。


电源层平面分割应注意一个电源平面不要分割的太碎,一个电源平面内处理的电源尽量不要超过 5 个电源信号,最好控制在 3 个电源信号以内,以保证载流能力及规避相邻层信号跨分割风险,如下图所示。


电源平面分割要尽量保持规则,不允许有细长条及哑铃形分割,避免出现两头大中间小的情况,并根据电源铜皮最窄处宽度计算其载流能,如下图为电源平面的哑铃形分割。


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