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。
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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。
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
- 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。
- 查清规则针对铜边、孔边、中心、实体板边还是阻焊开口。
- 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。
- 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。
提示
铜焊盘尺寸与孔心距离不是同一个量。
中心不动而铜外形增大,会减少相对铜边之间的距离;孔间隔和铜间隔需分别检查。
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。