Progettazione di affidabilità del cablaggio del circuito stampato
La larghezza e la spaziatura dei conduttori stampati sono parametri di progettazione importanti, che non solo influenzano le prestazioni elettriche e la compatibilità elettromagnetica del PCB, ma influenzano anche la fabbricabilità e l'affidabilità del PCB. La larghezza del filo stampato è determinata dalla corrente di carico del filo, dall'aumento di temperatura ammissibile e dall'adesione del foglio di rame. La larghezza e lo spessore del filo determinano l'area della sezione trasversale del filo. Più grande è l'area della sezione trasversale del filo, maggiore è la capacità di carico corrente, ma la corrente che scorre attraverso il filo genererà calore e causerà l'aumento della temperatura del filo. La dimensione dell'aumento della temperatura è influenzata dalle condizioni correnti e di dissipazione del calore. L'aumento di temperatura ammissibile è determinato dalle caratteristiche del circuito, dai requisiti di temperatura di esercizio dei componenti e dai requisiti ambientali di tutta la macchina, quindi l'aumento di temperatura deve essere controllato entro un certo intervallo.
Il filo stampato è attaccato al substrato isolante. La temperatura eccessiva influenzerà l'adesione del filo al substrato. Pertanto, quando si progetta la larghezza del filo, si dovrebbe considerare lo spessore del foglio di rame selezionato del substrato. La larghezza del filo stampato può essere determinata quando l'aumento di temperatura ammissibile del filo e l'adesione del foglio di rame possono soddisfare i requisiti. Ad esempio, per un foglio di rame con una larghezza del filo non inferiore a 0,2 mm e uno spessore di 35um o più, quando la corrente di carico è 0,6 A, l'aumento della temperatura generalmente non supererà 10°C. Poiché la corrente di carico delle schede stampate SMT e dei cavi di segnale ad alta densità è molto piccola, la larghezza del filo può raggiungere 0,1 mm, ma più sottile è il filo, più difficile è elaborare e minore è la capacità corrente di carico. Pertanto, quando lo spazio di cablaggio lo consente, un cavo più ampio dovrebbe essere selezionato in modo appropriato. Generalmente, il filo di terra e il cavo di alimentazione dovrebbero essere progettati per essere più ampi, il che non solo contribuirà a ridurre l'aumento della temperatura del filo, ma faciliterà anche la produzione.
La distanza dei fili stampati è determinata dalla resistenza di isolamento, dai requisiti di tensione di resistenza, dalla compatibilità elettromagnetica e dalle caratteristiche del substrato ed è anche limitata dal processo di fabbricazione. La resistenza di isolamento tra i fili sulla superficie della scheda stampata è determinata dalla distanza tra i fili e le sezioni parallele dei fili adiacenti. La lunghezza, il mezzo isolante (compreso il materiale di base e l'aria), la qualità della tecnologia di elaborazione del cartone stampato, la temperatura, l'umidità e l'inquinamento superficiale sono determinati da fattori. In generale, maggiore è la resistenza dell'isolamento e i requisiti di tensione di resistenza, maggiore è la distanza tra i fili. Quando la corrente di carico è grande, la piccola distanza tra i fili non favorisce la dissipazione del calore. Anche l'aumento della temperatura della scheda stampata con una piccola spaziatura del filo è superiore a quella della scheda con una grande spaziatura del filo. Fili adiacenti con grandi differenze, se lo spazio di cablaggio lo consente, la spaziatura del filo dovrebbe essere opportunamente aumentata, il che non è solo vantaggioso per la produzione, ma anche utile per ridurre l'interferenza reciproca delle linee di segnale ad alta frequenza. Generalmente, la larghezza e la spaziatura del cavo di massa e del cavo di alimentazione sono più grandi della larghezza e della spaziatura del cavo di segnale. Tenendo conto dei requisiti di compatibilità elettromagnetica, la spaziatura dei bordi tra i fili adiacenti delle linee di trasmissione del segnale ad alta velocità non dovrebbe essere inferiore al doppio della larghezza della linea del segnale, che può ridurre notevolmente il reticolo della linea del segnale ed è anche utile per la produzione.
Nella progettazione di un circuito stampato, la larghezza di traccia appropriata e la distanza di traccia devono essere selezionate in base alla qualità del segnale, alla capacità corrente e alle capacità di elaborazione del produttore di PCB e devono essere presi in considerazione i seguenti requisiti di affidabilità del processo:
1. secondo le attuali capacità di elaborazione della maggior parte dei produttori di PCB, la larghezza della linea / spaziatura è generalmente richiesta di non essere inferiore a 4mil;
2. Non è consentito alcun punto di svolta ad angolo retto alla svolta del percorso;
3. al fine di evitare la conversazione incrociata tra le due linee di segnale, la distanza tra le due linee dovrebbe essere estesa durante l'instradamento parallelo, è meglio adottare un metodo a croce verticale o aggiungere un filo di terra tra le due linee di segnale;
4. il cablaggio sulla superficie del bordo dovrebbe essere correttamente denso e quando la differenza di densità è troppo grande, dovrebbe essere riempito con foglio di rame mesh;
5. Le tracce tratte dal tampone SMT devono essere disegnate verticalmente per quanto possibile per evitare linee di trazione diagonali;
6. Quando si conduce da un pad SMT la cui larghezza di piombo è più sottile della traccia, la traccia non può essere coperta dal pad e il piombo dovrebbe essere dalla fine del pad.
7. Quando i cavi del pad SMT a passo fine devono essere interconnessi, dovrebbero essere collegati all'esterno del pad e la connessione diretta tra i pad non è consentita.
8. Evitare di incrociare il più possibile i fili tra le pastiglie dei componenti a passo fine. Se è necessario incrociare i fili tra i cuscinetti, devono essere utilizzate maschere di saldatura per proteggerli in modo affidabile.
9. Nessun cablaggio è consentito nell'area in cui il guscio metallico è a contatto diretto con il PCB. Corpi metallici come dissipatori di calore e regolatori di tensione orizzontali non possono essere a contatto con il cablaggio. Tutti i tipi di viti e fori di montaggio del rivetto sono severamente vietati all'interno dell'area vietata. Cablaggio per evitare potenziali rischi di cortocircuito.