PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-17 Width、Spacing与Clearance:怎样量出铜与孔的安全间隔

按铜、孔、板边及阻焊对象找到正确测量边界,分清实际几何与适用的间隔要求。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

两根走线看起来分开了,为什么仍可能太近?先不要猜一个数字,先回答:量的是走线自身、两个铜边、两个孔,还是铜到板边?

快速理解 · 先找测量对象,再比较要求

Width(线宽) 是铜条自身宽度;Spacing(间距) 是指定对象之间的间隔;Clearance(间隔/净距要求) 提醒你要按规定留出净距。本课分开看“实际几何是多少”和“要求至少留多少”。

不同软件可能把Spacing与Clearance都用来命名间距规则,不能机械认定一个永远是实测值、另一个永远是规则值。要看字段针对谁、哪些层、按哪两条边量。

在下图选择对象,指出蓝色量线的两端分别落在哪条边,再解释它为什么不是中心距。

同一板的量取练习:切换对象,找到正确两条边
先分清:铜自身的宽度与铜之间的间隔线宽边到边间隔这不是中心线间距先量实际几何,再与适用的最小间隔要求比较。走线到焊盘、焊盘到焊盘:找各自铜边铜边间隔焊盘间隔中心距下面同一对焊盘:中心距包含焊盘自身尺寸。走线到过孔、过孔到过孔:不要只看孔心走线到铜边铜边到铜边过孔外侧的焊盘铜也占空间;孔间隔还要另查。孔边、孔环与外部铜:量取对象不同孔到孔孔到外部铜孔环:孔边到所属焊盘外边还要说明规则用钻孔还是成品孔尺寸,不能混用。铜到板边:外边缘与内部开口都要看到外板边到内部开口边缘只检查最外面的板框,会漏掉槽和开口形成的内边缘。阻焊开口间隔不是铜间隔阻焊桥开口相对铜边外扩浅色:开口;深绿:阻焊改大开口不改变铜焊盘,但可能让中间阻焊桥变窄。

线宽量一条走线自身的两边,间隔量两个不同对象之间的最近距离。本图没有规定制造数值;要先知道自己量的是什么,再判断是否满足要求。

为什么?深入理解 · 换一个对象,测量口径也会改变

线宽下限与通常采用值分开

Minimum Width(最小线宽) 是允许下限,Preferred Width(优选线宽) 是设计通常选用的宽度。板厂能做得更细,不代表电流、压降或项目要求允许你这样用;反过来也不是所有铜都越宽越好,因为还要留空间。

第一组:铜边到铜边

Trace-to-Trace(走线到走线) 和 Trace-to-Pad(走线到焊盘) 分别检查走线之间、走线与焊盘之间的铜边间隔。若只量中心线,会漏掉铜自身宽度。

Trace-to-Via(走线到过孔) 与 Via-to-Via(过孔到过孔) 还要看过孔在相应层的焊盘铜。孔很小,不代表周围铜也很小;两个孔看着分开,铜焊盘却可能靠得太近。

Pad-to-Pad / Copper-to-Copper(焊盘到焊盘/铜到铜) 也不能用 Pitch(中心距) 替代。两块焊盘的中心不动,若各自变大,最近铜边之间的空间就会减少。

第二组:孔与周围结构

Hole-to-Copper(孔到铜) 和 Hole-to-Hole(孔到孔) 需要说明孔径口径、按边还是按中心量,以及制造公差怎样计入。Drill Size / Finished Hole(钻孔尺寸/成品孔尺寸) 不能互换使用;把成品孔数值放到要求钻孔数值的检查里,会误判余量。

Pad Size / Annular Ring(焊盘尺寸/孔环) 也不是孔到其他网络铜的间隔。孔环关注孔周围属于该焊盘的铜;孔到其他铜关注外部避让。设计图中的理想同心形状还要为实际钻孔和层间对位误差留出余量。

第三组:铜到实体边缘

Copper-to-Edge / Board Edge Clearance(铜到边缘/板边间隔要求) 不只针对最外圈板框。槽与内部开口也会切断材料,外层和内层相应铜都需按要求避让;布线允许区域不是所有板边距离检查的替代品。

第四组:铜与阻焊数据

Solder Mask Clearance / Expansion(阻焊开口间隔/扩展) 决定相关开口怎样围绕铜;Mask Dam(阻焊桥) 是相邻开口间剩余的阻焊。开口变大并不扩大铜,却可能让阻焊桥更窄。铜间隔、阻焊对位与装配条件必须分别检查,不能把铜没接触当作焊接一定没问题。

只做第一次辨认:绝缘安全中的另一种距离

Creepage(爬电距离/沿面距离) 沿绝缘表面量;在这一语境中,Clearance通常特指两导电部件之间穿过空气的最短距离。它们不能简单等同于任意软件的铜间距字段。本课不设定高压安全数值,真实要求需结合适用标准、材料、环境和产品条件确认。

工程应用 · 不会量,就很难解释一条间距告警
  1. 选出参与测量的两个对象,确认它们在哪一层、是否属于同一个网络。
  2. 查清规则针对铜边、孔边、中心、实体板边还是阻焊开口。
  3. 确认单位、钻孔或成品孔口径,以及需要计入的制造与装配条件。
  4. 比较实际值与该对象组合的要求,调整设计后再检查。

多个要求同时适用时,要满足全部有效要求,不能只挑最宽松的一项。原理图相同的两块板,也可能因铜厚、工艺或产品条件不同而采用不同间距。

常见错误

  • 把焊盘中心距当成铜边间隔。
  • 只查孔到孔,忘了过孔外侧还有铜焊盘。
  • 只查外板边,漏掉内部槽口。
  • 把改阻焊开口当作修改铜宽或铜间距。
  • 把某本书的制造示例当成所有项目统一规则。

现在只需要记住

先问“量谁、从哪到哪”,再问“要求是多少”。 下一课把这些要求组织为规则,并认识检查结果的含义。

后续深入:第8阶段:实际布线中的宽度与间距;第6阶段:焊盘与封装检查。

两个过孔的孔心距离没变,但把过孔铜焊盘加大了。铜边间隔是否一定不变?
提示

铜焊盘尺寸与孔心距离不是同一个量。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第76~83、86~93、101页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

绝缘语境的两种距离另参考德州仪器:空气间隔与爬电距离基础。仅作术语区分,不引入通用安全数值。

← 返回学习路线
00入门未学习
基础PCB设计与布线基础技术未学习
01PCB 基础未学习
02PCB 连接未学习
03层叠未学习
04阻抗未学习
05Allegro未学习
06封装未学习
07布局未学习
08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

11项目实战待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

放大图示

手机可左右滑动查看。

一句话解释