你是否遇到以下問題?
追求高密度設(shè)計時,擔心過細的線路在加工或使用時易斷裂?
工控或醫(yī)療設(shè)備中的關(guān)鍵信號線,如何平衡設(shè)計極限與長期可靠性?
解決方案:科學設(shè)計,在性能與可靠性間找到最佳平衡
PCB設(shè)計向高密度發(fā)展是趨勢,但盲目追求最小的線寬線距會帶來加工良率低、電流能力不足、阻抗失控及機械強度弱等風險。對于強調(diào)安全與穩(wěn)定的工控和醫(yī)療電子產(chǎn)品,必須在設(shè)計之初就為可靠性預留空間,避免“設(shè)計即缺陷”。
1. 電流承載能力是第一約束
線寬首先必須滿足電流通道的需求。可依據(jù)IPC-2152等標準進行溫升計算。例如,在1oz銅厚、10℃溫升條件下,承載1A電流大致需要約1mm的線寬(內(nèi)外層有差異)。在醫(yī)療設(shè)備電源或工控電機驅(qū)動部分,必須考慮峰值電流并留足裕量,防止過熱導致線路損傷或起火風險。
2. 尊重并利用制造商工藝能力
設(shè)計的可實現(xiàn)性取決于工廠的批量加工能力(MI)。當前主流PCB廠的批量生產(chǎn)極限約為3/3mil(0.075mm),高端廠家可達2/2mil。強烈建議在設(shè)計前與您的制造商確認其可靠的批量工藝界限,并以此作為設(shè)計依據(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,其工程團隊會在設(shè)計初期提供可制造性分析,幫助客戶在追求精細化的同時,規(guī)避因設(shè)計超出穩(wěn)定工藝窗口而帶來的斷線、短路風險。
3. 為加工變異預留余量
蝕刻過程存在側(cè)蝕效應(yīng),實際線寬會略小于設(shè)計值。對于電源、地等關(guān)鍵大電流線路,應(yīng)主動加寬。同時,過小的線距會增加短路風險,尤其在多層板內(nèi)層。適當增加線距(如從3mil增加到4mil),能顯著提升生產(chǎn)良率和長期絕緣可靠性,這對需要多年不間斷運行的工控設(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,加工難度增加,最小線寬線距需進一步放寬。對于醫(yī)療植入設(shè)備或高振動工業(yè)環(huán)境下的PCB,應(yīng)額外考慮機械應(yīng)力,避免在板邊或連接器附近使用極限寬度的線路。
總之,穩(wěn)健的設(shè)計優(yōu)于激進的設(shè)計。通過科學計算電流、充分溝通工藝能力、主動實施DFM(可制造性設(shè)計)規(guī)則,并借助制造商的專業(yè)反饋進行優(yōu)化,才能打造出既滿足高性能要求,又具備高可靠性的電路板,為產(chǎn)品的終身穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。