DFM的第一步:PCB電路板布線的可靠性設(shè)計(jì)
印制導(dǎo)線寬度和間距是重要的設(shè)計(jì)參數(shù),既影響PCB的電氣性能和電磁兼容性,又影響PCB的可制造性和可靠性。印制導(dǎo)線的寬度由導(dǎo)線的負(fù)載電流,允許溫升和銅箔的附著力決定。導(dǎo)線的寬度和厚度決定導(dǎo)線的截面積,導(dǎo)線的截面積越大,載流量就越大,但是電流流過導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生熱量并引起導(dǎo)線溫度升高,溫升的大小受電流和散熱條件影響,而允許的溫升是由電路的特性、元器件的工作溫度要求和整機(jī)工作的環(huán)境要求等因素決定的,所以溫升必須控制在一定的范圍之內(nèi)。印制導(dǎo)線附著在絕緣基材上,過高的溫度會(huì)影響導(dǎo)線對(duì)基材的附著力,所以設(shè)計(jì)導(dǎo)線寬度時(shí)應(yīng)考慮在選定銅箔厚度的基材基礎(chǔ)上,在導(dǎo)線需要的負(fù)載電流、導(dǎo)線允許的溫升和銅箔的附著力都能滿足要求的情況下確定印制導(dǎo)線的寬度。比如對(duì)于導(dǎo)線寬度不小于0.2mm,厚度為35um以上的銅箔上,當(dāng)其負(fù)載電流為0.6A時(shí),溫升一般不會(huì)超過10℃。由于SMT印制板和高密度的信號(hào)導(dǎo)線其負(fù)載電流很小,導(dǎo)線寬度可以達(dá)到0.1mm,但導(dǎo)線越細(xì)其加工難度就越大,負(fù)載電流能力也越小。所以在布線空間允許的情況下,應(yīng)適當(dāng)選擇寬一些的導(dǎo)線,一般接地線和電源線應(yīng)設(shè)計(jì)得較寬,這樣既有利于降低導(dǎo)線的溫升,又有利于制造。
印制導(dǎo)線的間距由絕緣電阻、耐電壓要求和電磁兼容性以及基材的特性決定,也受制造工藝的限制,印制板表面層導(dǎo)線間的絕緣電阻是由導(dǎo)線間距、相鄰導(dǎo)線平行段的長(zhǎng)度、絕緣介質(zhì)(包括基材和空氣)、印制板的加工工藝質(zhì)量,溫度、濕度和表面的污染等因素所決定的。一般來說,絕緣電阻和耐電壓要求越高,其導(dǎo)線間距就應(yīng)適當(dāng)加寬。當(dāng)負(fù)載電流量較大時(shí),導(dǎo)線間見距小則不利于散熱,導(dǎo)線間距小的印制板溫升也比導(dǎo)線間距大的板高,所以在設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)負(fù)載電流較大的導(dǎo)線和電位差較大的相鄰導(dǎo)線,在布線空間允許的情況下,應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線間距,這樣既有利于制造,也有利于降低高頻信號(hào)線的相互干擾。一般地線、電源線的導(dǎo)線寬度和間距都大于信號(hào)線的寬度和間距??紤]到電磁兼容性要求,對(duì)高速信號(hào)傳輸線其相鄰導(dǎo)線邊緣間距應(yīng)不小于信號(hào)線寬度的兩倍,這樣可以大大降低信號(hào)線的串?dāng)_,也有利于制造。
在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí),應(yīng)根據(jù)信號(hào)質(zhì)量,電流容量及PCB廠家的加工能力,選擇合適的走線寬度及走線間距,同時(shí)應(yīng)考慮以下的工藝可靠性要求:
1.根據(jù)目前大多數(shù)pcb廠家的加工能力,一般要求線寬/線距不小于4mil;
2.走線拐彎處不允許有直角轉(zhuǎn)折點(diǎn);
3.為避免兩條信號(hào)線之間的串?dāng)_,平行走線時(shí)應(yīng)拉開兩線距離,最好采取垂直交叉方式或在兩條信號(hào)線之間加一條地線;
4.板面布線應(yīng)疏密得當(dāng),當(dāng)疏密差別太大時(shí)應(yīng)以網(wǎng)狀銅箔填充;
5.SMT焊盤引出的走線,盡量垂直引出,避免斜向拉線;
6.當(dāng)從引腳寬度比走線細(xì)的SMT焊盤引線時(shí),走線不能從焊盤覆蓋,應(yīng)從焊盤末端引線。
7.當(dāng)密間距的SMT焊盤引線需要互聯(lián)時(shí),應(yīng)在焊盤外部進(jìn)行連接,不允許在焊盤中間直接連接。
8.應(yīng)盡可能避免在細(xì)間距元器件焊盤之間穿越連線,確需在焊盤之間穿越連線的,應(yīng)用阻焊對(duì)其加以可靠的遮蔽。
9.在有金屬殼體直接與PCB接觸的區(qū)域不允許有走線,如散熱器和臥裝電壓調(diào)整器等金屬體不能與布線接觸,各種螺釘和鉚釘安裝孔的禁布區(qū)范圍內(nèi)嚴(yán)禁布線,以免造成短路隱患。