Diseño electrónico - Diseño de fiabilidad del cableado de placas de circuito impreso

Diseño de fiabilidad del cableado de placas de circuito impreso

El ancho y el espaciamiento de los conductores impresos son parámetros de diseño importantes, que no solo afectan el rendimiento eléctrico y la compatibilidad electromagnética de los pcb, sino que también afectan la manufacturabilidad y fiabilidad de los pcb. El ancho del cable impreso está determinado por la corriente de carga del cable, el aumento de temperatura permitido y la adherencia de la lámina de cobre. El ancho y el grosor del cable determinan el área transversal del cable. Cuanto mayor sea la sección transversal del cable, mayor será la capacidad de carga de corriente, pero la corriente que fluye a través del cable producirá calor, lo que provocará un aumento de la temperatura del cable. El tamaño del aumento de temperatura se ve afectado por las condiciones de corriente y disipación de calor. El aumento de temperatura permitido está determinado por las características del circuito, los requisitos de temperatura de trabajo de los componentes y los requisitos ambientales de toda la máquina, por lo que el aumento de temperatura debe controlarse dentro de un cierto rango.

El cable impreso está conectado al sustrato aislante. Una temperatura demasiado alta puede afectar la adherencia del cable al sustrato. Por lo tanto, al diseñar el ancho del cable, se debe considerar el grosor de la lámina de cobre del sustrato seleccionado. Cuando el aumento de temperatura permitido del cable y la adherencia de la lámina de cobre pueden cumplir con los requisitos, se puede determinar el ancho del cable impreso. Por ejemplo, para láminas de cobre con un ancho de línea no inferior a 0,2 mm y un espesor superior o igual a 35 um, el aumento de temperatura generalmente no supera los 10 ° C cuando la corriente de carga es de 0,6a. Debido a que la corriente de carga de la placa impresa SMT y el cable de señal de alta densidad es muy pequeña, el ancho del cable puede alcanzar 0,1 mm, pero cuanto más delgado es el cable, mayor es la dificultad de procesamiento y menor es la capacidad de corriente de carga. Por lo tanto, cuando el espacio de cableado lo permita, los cables más anchos deben seleccionarse adecuadamente. En general, el cable de tierra y el cable de alimentación deben diseñarse más anchos, lo que no solo ayudará a reducir el aumento de temperatura del cable, sino que también favorecerá la fabricación.

El espaciamiento de los cables impresos está determinado por la resistencia al aislamiento, los requisitos de resistencia a la presión, la compatibilidad electromagnética y las características del sustrato, y también está limitado por el proceso de fabricación. La resistencia de aislamiento entre los cables en la superficie de la placa impresa está determinada por la distancia entre los cables y las partes paralelas de los cables adyacentes. La longitud, los medios aislantes (incluidos los sustratos y el aire), la calidad del proceso de procesamiento de la placa de impresión, la temperatura, la humedad y la contaminación de la superficie están determinados por factores. En general, cuanto mayor sea la resistencia al aislamiento y los requisitos de resistencia a la presión, más larga debe ser la distancia entre los cables. cuando la corriente de carga es alta, la pequeña distancia entre los cables no es propicia para la disipación de calor. El aumento de temperatura de las placas impresas con intervalos de línea más pequeños también es mayor que el de las placas con intervalos de línea más grandes. Los conductores con grandes diferencias adyacentes deben aumentar adecuadamente el espaciamiento de los conductores cuando el espacio de cableado lo permita, lo que no solo favorece la fabricación, sino que también ayuda a reducir la interferencia mutua de los cables de señal de alta frecuencia. Por lo general, el ancho y la distancia entre el cable de tierra y el cable de alimentación son mayores que el ancho y la distancia entre los cables de señal. Teniendo en cuenta los requisitos de compatibilidad electromagnética, la distancia entre los bordes de los conductores adyacentes de la línea de transmisión de señal de alta velocidad no debe ser inferior al doble del ancho de la línea de señal, lo que puede reducir en gran medida la conversación cruzada de la línea de señal y también es propicio para la fabricación.

Al diseñar la placa de circuito impreso, se seleccionará el ancho y la distancia de trazabilidad adecuados en función de la calidad de la señal, la capacidad de corriente y la capacidad de procesamiento del fabricante de pcb, y se tendrán en cuenta los siguientes requisitos de fiabilidad del proceso:

1. de acuerdo con la capacidad de procesamiento actual de la mayoría de los fabricantes de pcb, el ancho de línea / distancia entre líneas generalmente requiere no menos de 4 mils;

2. no se permiten puntos de giro en ángulo recto en las curvas de la ruta;

3. para evitar la conversación cruzada entre las dos líneas de señal, la distancia entre las dos líneas debe extenderse al cableado paralelo, preferiblemente utilizando el método de cruce vertical o agregando líneas de tierra a las dos líneas de señal;

4. el cableado de la superficie de la placa debe ser adecuadamente denso, y cuando la diferencia de densidad es demasiado grande, debe llenarse con láminas de cobre reticuladas;

5. las trazas dibujadas desde la almohadilla SMT deben dibujarse lo más verticalmente posible para evitar líneas diagonales;

6. cuando se realiza el alambre desde una almohadilla SMT con un ancho de alambre más delgado que el rastro, el rastro no se puede cubrir desde la almohadilla, y el alambre debe comenzar al final de la almohadilla.

7. cuando los cables de la almohadilla SMT de espaciamiento fino requieran interconexión, deben estar conectados al exterior de la almohadilla y no se permiten conexiones directas entre las almohadillas.

8. evite en la medida de lo posible el cruce de cables entre las almohadillas de los componentes de espaciamiento fino. Si es necesario cruzar los cables entre las almohadillas, se debe utilizar una cubierta de bloqueo de soldadura para bloquearlos de manera confiable.

9. no se permite el cableado en las zonas en las que la carcasa metálica entra en contacto directo con la placa de circuito impreso. Los cuerpos metálicos como los radiadores y los reguladores de tensión horizontal no pueden entrar en contacto con el cableado. Está estrictamente prohibido utilizar varios tornillos y orificios de instalación de remaches en la zona restringida. Cableado para evitar posibles riesgos de cortocircuito.