ورقة مرجعية
قواعد تصميم PCB
عرض المسار والتيار، التباعد، الحلقات، الثقوب، وزن النحاس
قواعد تصميم PCB
عروض المسارات من ملاءمة منحنى IPC-2221، I = 0.048 × ΔT^0.44 × A^0.725 على الطبقات الخارجية، حيث A المقطع بوحدة mil² ونصف الثابت على الطبقات الداخلية. ΔT هو مقدار سخونة النحاس فوق المحيط الذي تسمح به: 10 °C هي الميزانية العادية، و20 °C مقبولة لمسار قصير إلى موصل. الطبقات الداخلية تحمل نحو النصف، لأنه لا هواء تفقد إليه الحرارة. الأرقام لمسار عارٍ على لوحة عادية — المسار تحت قطعة، أو في علبة مغلقة، أو بجانب مسار ساخن آخر، أداؤه أسوأ. اعتبر الأرقام بداية محافظة، لا نتيجة معتمدة: IPC-2152 الأحدث يسمح بتيار أكبر نوعًا ما في لوحات كثيرة، وأي شيء حرج للسلامة يستحق حسابًا كاملًا على تراكب الطبقات الحقيقي.
| العرض | 1 oz خارجية، +10 °C | 1 oz خارجية، +20 °C | 2 oz خارجية، +10 °C | 1 oz داخلية، +10 °C | 1 oz داخلية، +20 °C |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.15 mm (6 mil) | 0.6 A | 0.8 A | 1.0 A | 0.3 A | 0.4 A |
| 0.2 mm (8 mil) | 0.7 A | 1.0 A | 1.2 A | 0.4 A | 0.5 A |
| 0.25 mm (10 mil) | 0.9 A | 1.2 A | 1.4 A | 0.4 A | 0.6 A |
| 0.4 mm (16 mil) | 1.2 A | 1.7 A | 2.0 A | 0.6 A | 0.8 A |
| 0.5 mm (20 mil) | 1.4 A | 2.0 A | 2.4 A | 0.7 A | 1.0 A |
| 0.75 mm (30 mil) | 1.9 A | 2.6 A | 3.2 A | 1.0 A | 1.3 A |
| 1.0 mm (39 mil) | 2.4 A | 3.2 A | 4.0 A | 1.2 A | 1.6 A |
| 1.5 mm (59 mil) | 3.2 A | 4.4 A | 5.3 A | 1.6 A | 2.2 A |
| 2.0 mm (79 mil) | 4.0 A | 5.4 A | 6.5 A | 2.0 A | 2.7 A |
| 2.5 mm (98 mil) | 4.6 A | 6.3 A | 7.7 A | 2.3 A | 3.2 A |
| 5.0 mm (197 mil) | 7.7 A | 10.4 A | 12.7 A | 3.8 A | 5.2 A |
المسافة الفاصلة من IPC-2221 Table 6-1، تُختار حسب الجهد بين الموصلين لا جهد أيٍّ منهما بالنسبة للأرضي. الطلاء يستعيد معظم المسافة، ولهذا تكون لوحة 230 V إما مطلية بطبقة حماية أو كبيرة فعليًا. لاحظ القفزة عند 31 V على طبقة خارجية عارية: الفجوة نفسها 0.1 mm المناسبة للمنطق أصغر بست مرات من اللازم لخط 48 V.
| الجهد بين الموصلات | طبقة داخلية (B1) | خارجية، عارية (B2) | خارجية، مطلية (B4) |
|---|---|---|---|
| 0–15 V | 0.05 mm | 0.1 mm | 0.05 mm |
| 16–30 V | 0.05 mm | 0.1 mm | 0.05 mm |
| 31–50 V | 0.1 mm | 0.6 mm | 0.13 mm |
| 51–100 V | 0.1 mm | 0.6 mm | 0.13 mm |
| 101–150 V | 0.2 mm | 0.6 mm | 0.4 mm |
| 151–170 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 171–250 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 251–300 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 301–500 V | 0.25 mm | 2.5 mm | 0.8 mm |
| فوق 500 V | 0.0025 mm لكل فولت | 0.005 mm لكل فولت | 0.00305 mm لكل فولت |
هذه أرقام العزل الوظيفي. العزل الذي تعتمد عليه سلامة شخص — من الشبكة إلى جانب منخفض الجهد يلمسه المستخدم، أو عبر حاجز مقرن ضوئي — تحكمه بدلًا من ذلك جداول مسافة الزحف والخلوص في IEC 62368-1، وتصل إلى المليمترات: أضعاف ما يطلبه IPC-2221، عادةً مع شقّ مفرّز في اللوحة تحت العازل.
| القاعدة | مريح | جريء | السبب |
|---|---|---|---|
| عرض المسار / التباعد، 1 oz خارجي | 0.15 mm / 0.15 mm | 0.09 mm / 0.09 mm | ضاعف الاثنين تقريبًا لنحاس 2 oz — النحاس السميك يُحفر من الجوانب ومن الأعلى، فتأكل مادة الحفر المسار الدقيق إلى النصف |
| الحلقة النحاسية، لكل جانب | 0.15 mm | 0.10 mm | قطر الوسادة = الثقب النهائي + ضعف هذا. تحت 0.1 mm تدفع ثمن تالف الانكسار |
| الثقب النهائي، فتحة | 0.3 mm | 0.2 mm | تحت نحو 0.15 mm يُثقب الثقب بالليزر ويُسعَّر كمنتج مختلف |
| الثقب النهائي، طرف قطعة | Ø الطرف + 0.25 mm | Ø الطرف + 0.15 mm | ضيق جدًا فلن تستقر القطعة؛ واسع جدًا فلن يصعد القصدير في الأسطوانة |
| مقاسات الثقب | زيادات 0.05 mm | — | حدّد الثقب النهائي ودع المصنع يختار المثقب — الطلاء يُنقص القطر بنحو 0.05 mm |
| النحاس إلى حافة اللوحة | 0.5 mm | 0.25 mm | رأس التفريز ينحرف، والنحاس المكشوف عند الحافة يقصر مع علبة معدنية |
| حاجز قناع اللحام بين الوسادات | 0.1 mm | 0.075 mm | تحت هذا يُسقط المصنع الحاجز وتتشارك الوسادتان فتحة واحدة — السبب المعتاد لجسور اللحام في الخطوات الدقيقة |
| توسيع قناع اللحام، لكل جانب | 0.05 mm | 0.025 mm | التوسيع الصفري يضع القناع على الوسادة بمجرد انحراف المحاذاة |
| عرض خط الطباعة الحريرية / ارتفاع النص | 0.15 mm / 1.0 mm | 0.1 mm / 0.8 mm | الأرفع يختفي في الطباعة، والطباعة فوق وسادة تُزال — ومعها رمز التعيين |
| فتحة في الوسادة | تجنّبه | مملوءة ومغطاة | الفتحة المفتوحة داخل وسادة تسحب القصدير من الوصلة إلى الأسطوانة |
وزن النحاس سماكة، لا جودة: 1 oz/ft² = 35 µm ≈ 0.5 mΩ لكل مربع، 2 oz = 70 µm ≈ 0.25 mΩ لكل مربع، 0.5 oz = 17.5 µm ≈ 1 mΩ لكل مربع، 3 oz = 105 µm للوحات القدرة. عند العرض نفسه، يتناسب التيار مع النحاس مرفوعًا للأس 0.725: نحو 1.65× أرقام 1 oz في 2 oz، و2.2× في 3 oz، و0.6× في 0.5 oz — والنحاس الأثقل يرفع الحد الأدنى للمسار والمسافة لدى معظم المصانع، غالبًا إلى 6–8 mil بدل 4–5. «لكل مربع» مستقل عن الشكل، فمسار 0.25 mm بطول 25 mm هو 100 مربع من نحاس 1 oz — نحو 50 mΩ، ونصف فولت مفقود عند 10 A. ما لم تحدد غير ذلك فأنت تحصل على طبقات خارجية 1 oz، وفي تراكب رخيص من 4 طبقات تكون الداخلية غالبًا 0.5 oz، ما يقسم كل رقم للطبقة الداخلية أعلاه على اثنين مجددًا.
