優れた PCB 設計を達成するには、全体的な配線レイアウトに加えて、線幅と間隔のルールも重要です。それは、線の幅と間隔が回路基板の性能と安定性を決定するためです。したがって、この記事では、PCB の線幅と間隔に関する一般的な設計ルールについて詳しく説明します。
ソフトウェアのデフォルト設定を適切に構成し、配線前にデザイン ルール チェック (DRC) オプションを有効にする必要があることに注意することが重要です。配線には 5mil グリッドを使用することをお勧めします。同じ長さの場合は、状況に応じて 1mil グリッドを設定できます。
PCB 線幅のルール:
1. ルーティングは、まず工場の製造能力を満たす必要があります。お客様に生産メーカーを確認し、生産能力を判断してください。お客様から特定の要件が指定されていない場合は、線幅のインピーダンス設計テンプレートを参照してください。
2.インピーダンス テンプレート: お客様から提供された基板の厚さと層の要件に基づいて、適切なインピーダンス モデルを選択します。インピーダンス モデル内の計算された幅に従って線幅を設定します。一般的なインピーダンス値には、シングルエンド 50Ω、差動 90Ω、100Ω などが含まれます。50Ω アンテナ信号が隣接層への参照を考慮する必要があるかどうかに注意してください。一般的な PCB 層のスタックアップについては、以下を参照してください。
3.下図に示すように、線幅は電流容量要件を満たしている必要があります。一般に、経験に基づいて、配線マージンを考慮して、電源線幅の設計は次のガイドラインに従って決定できます。温度上昇が 10°C の場合、銅の厚さが 1oz の場合、20mil の線幅は 1A の過負荷電流に対応できます。0.5オンスの銅の厚さの場合、40ミルの線幅は1Aの過負荷電流を処理できます。
4. 一般的な設計目的では、線幅は、ほとんどの PCB メーカーの製造能力を満たすことができる 4mil 以上に制御することが望ましいです。インピーダンス制御が必要ない設計 (主に 2 層基板) の場合、8 ミルを超える線幅を設計すると、PCB の製造コストを削減できます。
5. 配線内の対応する層の銅の厚さの設定を考慮します。2オンスの銅を例にとると、6ミル以上の線幅を設計してみてください。銅が厚ければ厚いほど、線幅は広くなります。標準以外の銅厚設計については、工場の製造要件を問い合わせてください。
6. 0.5mm および 0.65mm ピッチの BGA 設計の場合、特定の領域で 3.5mil の線幅を使用できます (デザイン ルールによって制御できます)。
7. HDI ボード設計では、3mil の線幅を使用できます。一部のメーカーは 2 ミルの線幅しか対応できないため、3 ミル未満の線幅の設計については、顧客に工場の生産能力を確認する必要があります (デザイン ルールで制御可能)。線幅が細くなると、製造コストが増加し、生産サイクルが長くなります。
8. アナログ信号 (オーディオ信号やビデオ信号など) は、通常約 15mil の太い線で設計する必要があります。スペースが限られている場合は、線幅を 8mil 以上に制御する必要があります。
9. RF 信号は、隣接する層を参照し、インピーダンスを 50Ω に制御して、より太い線で処理する必要があります。RF 信号は外部層で処理し、内部層を避け、ビアの使用や層の変更を最小限に抑える必要があります。RF 信号はグランド プレーンで囲む必要があり、リファレンス層は GND 銅であることが望ましいです。
PCB 配線の間隔ルール
1. 配線はまず工場の処理能力を満たす必要があり、ライン間隔は工場の生産能力を満たす必要があり、通常は 4 ミル以上に制御されます。0.5mm または 0.65mm 間隔の BGA 設計の場合、一部の領域では 3.5 ミルのライン間隔を使用できます。HDI デザインでは、3 ミルのライン間隔を選択できます。3 ミル未満の設計では、製造工場の生産能力を顧客に確認する必要があります。一部のメーカーは 2 ミルの生産能力を持っています (特定の設計領域で管理されています)。
2. ライン間隔ルールを設計する前に、設計の銅厚要件を考慮してください。1 オンスの銅の場合は 4 ミル以上の距離を維持するようにし、2 オンスの銅の場合は 6 ミル以上の距離を維持するようにしてください。
3. 差動信号ペアの距離設計は、適切な間隔を確保するために、インピーダンス要件に従って設定する必要があります。
4. 配線は基板フレームから離して、基板フレームにグランド (GND) ビアを確実に設置できるようにする必要があります。信号と基板端の間の距離は 40 mil 以上に保ってください。
5. 電源層の信号は、GND 層から少なくとも 10 mil の距離が必要です。電源と電源の銅プレーン間の距離は少なくとも 10 ミルである必要があります。間隔が狭い一部の IC (BGA など) では、距離を最小 6 ミルに適切に調整できます (特定の設計領域で制御)。
6.クロック、差動信号、アナログ信号などの重要な信号は、幅の 3 倍 (3W) の距離を置くか、グランド (GND) プレーンで囲む必要があります。クロストークを低減するには、線間の距離を線幅の 3 倍に保つ必要があります。2 本の線の中心間の距離が線幅の 3 倍以上であれば、干渉することなく線間の電界の 70% を維持できます。これは 3W 原理として知られています。
7.隣接する層の信号は平行配線を避けてください。不要な層間クロストークを減らすために、配線方向は直交構造を形成する必要があります。
8. 表層に配線する場合は、取り付けストレスによるショートや断線を防ぐため、取り付け穴から少なくとも 1mm の距離を保ってください。ネジ穴の周囲は空けておく必要があります。
9. 電源層を分割する場合、過度に断片化した分割は避けてください。1 つの電源プレーンでは、電流容量を確保し、隣接する層の分割プレーンを信号が横切るリスクを避けるために、5 つを超えない電源信号、できれば 3 つの電源信号以内にします。
10. 電源プレーンの分割は、端が大きく中央が小さいという状況を避けるために、長い分割やダンベル型の分割をせずに、できるだけ規則的に保つ必要があります。電流容量は、電源銅プレーンの最も狭い幅に基づいて計算する必要があります。
深センANKE PCB株式会社
2023-9-16
投稿日時: 2023 年 9 月 19 日
