你是否遇到以下問(wèn)題?
追求高密度設(shè)計(jì)時(shí),擔(dān)心過(guò)細(xì)的線(xiàn)路在加工或使用時(shí)易斷裂?
工控或醫(yī)療設(shè)備中的關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn),如何平衡設(shè)計(jì)極限與長(zhǎng)期可靠性?
解決方案:科學(xué)設(shè)計(jì),在性能與可靠性間找到最佳平衡
PCB設(shè)計(jì)向高密度發(fā)展是趨勢(shì),但盲目追求最小的線(xiàn)寬線(xiàn)距會(huì)帶來(lái)加工良率低、電流能力不足、阻抗失控及機(jī)械強(qiáng)度弱等風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于強(qiáng)調(diào)安全與穩(wěn)定的工控和醫(yī)療電子產(chǎn)品,必須在設(shè)計(jì)之初就為可靠性預(yù)留空間,避免“設(shè)計(jì)即缺陷”。
1. 電流承載能力是第一約束
線(xiàn)寬首先必須滿(mǎn)足電流通道的需求。可依據(jù)IPC-2152等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溫升計(jì)算。例如,在1oz銅厚、10℃溫升條件下,承載1A電流大致需要約1mm的線(xiàn)寬(內(nèi)外層有差異)。在醫(yī)療設(shè)備電源或工控電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分,必須考慮峰值電流并留足裕量,防止過(guò)熱導(dǎo)致線(xiàn)路損傷或起火風(fēng)險(xiǎn)。
2. 尊重并利用制造商工藝能力
設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性取決于工廠(chǎng)的批量加工能力(MI)。當(dāng)前主流PCB廠(chǎng)的批量生產(chǎn)極限約為3/3mil(0.075mm),高端廠(chǎng)家可達(dá)2/2mil。強(qiáng)烈建議在設(shè)計(jì)前與您的制造商確認(rèn)其可靠的批量工藝界限,并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù),而非僅參考打樣極限。比如,在深圳捷創(chuàng)電子的制造體系中,其工程團(tuán)隊(duì)會(huì)在設(shè)計(jì)初期提供可制造性分析,幫助客戶(hù)在追求精細(xì)化的同時(shí),規(guī)避因設(shè)計(jì)超出穩(wěn)定工藝窗口而帶來(lái)的斷線(xiàn)、短路風(fēng)險(xiǎn)。
3. 為加工變異預(yù)留余量
蝕刻過(guò)程存在側(cè)蝕效應(yīng),實(shí)際線(xiàn)寬會(huì)略小于設(shè)計(jì)值。對(duì)于電源、地等關(guān)鍵大電流線(xiàn)路,應(yīng)主動(dòng)加寬。同時(shí),過(guò)小的線(xiàn)距會(huì)增加短路風(fēng)險(xiǎn),尤其在多層板內(nèi)層。適當(dāng)增加線(xiàn)距(如從3mil增加到4mil),能顯著提升生產(chǎn)良率和長(zhǎng)期絕緣可靠性,這對(duì)需要多年不間斷運(yùn)行的工控設(shè)備至關(guān)重要。
4. 材料與應(yīng)用的考量
使用高頻板材或厚銅板時(shí),加工難度增加,最小線(xiàn)寬線(xiàn)距需進(jìn)一步放寬。對(duì)于醫(yī)療植入設(shè)備或高振動(dòng)工業(yè)環(huán)境下的PCB,應(yīng)額外考慮機(jī)械應(yīng)力,避免在板邊或連接器附近使用極限寬度的線(xiàn)路。
總之,穩(wěn)健的設(shè)計(jì)優(yōu)于激進(jìn)的設(shè)計(jì)。通過(guò)科學(xué)計(jì)算電流、充分溝通工藝能力、主動(dòng)實(shí)施DFM(可制造性設(shè)計(jì))規(guī)則,并借助制造商的專(zhuān)業(yè)反饋進(jìn)行優(yōu)化,才能打造出既滿(mǎn)足高性能要求,又具備高可靠性的電路板,為產(chǎn)品的終身穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。