不会设置PCB走线宽度？一定要看这一文，公式+案例，几分钟搞定
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万变不离其宗，DFM可制造性分析涉及到方方面面，里面尤其是 PCB 设计，设计是基石，基石打好了，后面才会稳固，今天分享一下关于PCB 走线宽度的知识。
一、什么是 PCB 走线宽度？
PCB 走线是PCB上的铜导体，在PCB表面传导信号，它是蚀刻后留下的铜箔的平坦狭窄部分，流经铜迹线的电流会产生大量热量。
PCB 走线的目的是将任何类型的电信号（无论是模拟、数字还是电源）从一个结点连接到另一个结点。
结可以是组件的引脚、较大迹线或平面的分支，也可以是用于探测的空焊盘或测试点。走线宽度通常以密耳或数千英寸为单位。
普通信号的标准走线宽度（无特殊要求）可能在 7-12 mil 范围内，最长可达几英寸，但在定义走线的宽度和长度时需要考虑很多因素。
正确校准的 PCB 走线宽度和厚度有助于最大限度地减少电路板中的热量积聚。走线越宽，电流电阻越低，热量积聚越少。
如下图所示，PCB 走线宽度是走线的水平测量值，而厚度是走线的垂直尺寸。
PCB走线图
烧毁的 PCB 走线
二、各种走线宽度和厚度
1、较细的PCB走线
PCB 包含各种走线宽度是很常见的，因为它们取决于信号的需求（如下图所示）。较细的 PCB 走线用于通用 TTL（晶体管-晶体管逻辑）电平信号，对高电流或噪声保护没有特殊要求。
这些是电路板上最常见的走线类型。
包含不同走线宽度和类型的 4 层板示例
2、较粗的PCB走线
较粗的 PCB 走线已针对载流能力进行了优化，并用于需要更高功率的外围设备或与电源相关，例如风扇、电机和向较低级别组件的一般功率传输。
下图中左上角甚至还显示了一个差分信号（USB 高速），其中定义了特定的间距和宽度，以满足 90 欧姆的阻抗要求。
下图显示了一个稍微密集的 6 层电路板和一个需要更细走线的 BGA（球栅阵列）组件。
包含 256 引脚 BGA 组件的 6 层板示例，走线宽度为 5 mil
三、PCB 走线宽度在PCB布局中的重要性
想了解更多关于PCB设计的内容，可以阅读以下文章：
PCB焊盘设计原则详解，一文总结，几分钟，带你搞懂PCB焊盘设计
PCB过孔怎么处理？一文解读PCB过孔设计，快速搞定PCB过孔设计
1、PCB的电气性能
PCB 走线宽度会影响 PCB 的电气性能，包括：信号完整性和电源完整性。
（1）PCB 上的大多数数字布线将用其迹线宽度和间距的默认值，但有些网络需要不同的尺寸。例如，受控阻抗网络将需要根据板层叠层的配置计算其走线宽度。
（2）敏感的高速走线可能需要更大的间距值来防止串扰和其他信号完整性问题。
（3）使用不同的走线宽度可以大大提高信号完整性并控制信号干扰、串扰、电磁干扰等。
（4）根据电路的用途，模拟布线可能还需要独特的走线宽度和间距。在某些情况下，默认走线宽度可能会在狭窄和狭窄区域中减小，但必须注意不要将其扩展到整个电路板。
（5）如果走线变得太细以至于在 PCB 制造过程中受到损害，那么整个电路板的信号完整性可能会受到损害。
2、电源和接地路由
（1）用于路由电源和接地的走线需要更宽才能传导更多的电流。如果痕迹太薄，它们会变热甚至烧穿。
（2）布线在电路板内层的电源走线也需要比布线在外层的电源走线更宽，因为暴露在空气中会提供更多的冷却。
（3）对于电源电路中使用的那些走线，保持线宽尽可能短和尽可能宽以处理电流以及减少电路中的电感和噪声非常重要。重要的是增加承载较高电流的走线的间距，以防止电源在它们之间产生电弧。
3、微带线和带状线
对于敏感的高速传输线，你需要将走线与参考接地层耦合，以便屏蔽走线。带状线配置是指夹在两个接地层之间的内部布线层。另一方面，微带配置是指电路板外 部的走线及其下方的相邻平面。
4、模拟路由
对于模拟信号，走线需要短而直接，同时具有额外的宽度以保持低走线阻抗。对于模拟电路，最好尽量减少过孔的使用。
5、电源完整性
（1）短而直接的路由，保持走线短很重要，以避免额外的噪声。与直角相反，圆角也是优选的。
（2）使用宽迹线，为了减少电感和串扰，谨慎使用带有电源布线的宽走线。
（3）电流和散热考虑，电源走线根据正在布线的网络传导不同的电流水平。此外，重要的是要考虑线路随电流产生的热量。外层的电源跟踪也可以从空气冷却中受益。
6、电路板制造
走线越宽，越容易制造。制造蚀刻工艺对长且孤立的走线会有更大的影响，因此最好尽可能将它们做得更宽。与 3 mil 的走线相比，20 mil 的走线对丢失金属的容忍度要大得多。
走线宽度还取决于用于构建电路板层的铜的重量，如果电路板的该层由于更高的电流要求而需要更大的铜重量，则制造商可能也无法在其上蚀刻更薄的走线宽度。
7、电路板组装
过宽的走线会影响组件在 PCB 组装过程中焊接的难易程度。
（1）用于电源和接地网的宽走线也可以充当散热器，导致加热不均匀和焊点不良。
（2）在一个焊盘上连接到大面积金属而在另一个焊盘上连接到细迹线的小型双引脚部件可能不平衡，以至于在回流焊期间组件将被拉起，这种效应被称为“墓碑”，将迫使电路板进行手动返工以进行更正。
（3）BGA 下的大量金属也会在焊接过程中引起问题，但由于板上 BGA 的尺寸，这些错误更难发现。
（4）如果不保持正确的走线宽度和间距，可能会出现所有潜在问题。
8、阻抗
在某些应用中，阻抗是另一个决定因素。
（1）在低频（即低于几兆赫兹）下，阻抗并不是什么大问题，走线的宽度可以完全根据电流处理要求或制造工艺限制来设置。
（2）但是当涉及到具有更高频率信号的 PCB 时，PCB 的连接开始表现得更像是一条传输线，而不是一个简单的短路导体，这是因为沿迹线移动的高频信号会在电流周围产生磁场，并在迹线之间产生电场（电荷）。在这种情况下，在PCB的设计还包括走线宽度的 PCB 时，会考虑受控阻抗。
四、PCB走线宽度怎么设置？
大多数设计工具都提供了对设计中的走线宽度进行基本检查的功能，AD，PADS这两个软件用得比较普遍。
通常来说：1mm间距能过200V，铜箔焊盘大概8-12mil，像电源板或者大功率可以走15-20mil，甚至以大铜皮来走线。
PCB 设计工具
在 PCB 中，由于制造限制，整个 PCB 的铜迹线的厚度是相同的，只有宽度是可变的。在许多情况下，增加走线的宽度足以达到所需的额定电流。
但在某些情况下，没有足够的空间来增加 PCB 中的走线宽度。在这种情况下，通过在迹线顶部施加焊料来增加迹线的厚度。
PCB 迹线上的焊料
案例：看一下将电流从一个电源组件传输到外围设备的电源信号计算特定走线宽度的过程。
在这个例子中，我们将计算用于直流电机的电源路径的最小走线宽度，电源路径从保险丝开始，穿过 H 桥（用于管理直流电机绕组中的电力输送的组件），并在电机的连接器处结束。直流电机所需的平均连续最大电流约为 2 安培。
现在，PCB 走线充当电阻，走线越长越窄，增加的电阻就越大。如果走线没有正确定义，大电流可能会损坏走线和/或给电机带来明显的电压降（导致速度变慢）。
下图所示的 NetC21_2 长约 0.8 英寸，最大需要承载 2 安培。如果我们假设一些一般情况，例如在正常操作期间的 1 盎司覆铜和环境室温，我们就需要计算最小走线宽度和该宽度下的预期电压降。
直流电机电源路径的优化走线宽度示例
五、PCB走线公式（参考来源 PCBONLINE）
一般载流能力方程可定义为：
一般载流能力公式
- I表示电流，单位为安培。
- ΔT表示高于环境温度的变化，单位为°C，A 表示横截面积，单位为密耳。
- K、β1 和 β2 是由测试数据定义的系数。
对于外部可见迹线，系数值为：
- K = 0.048
- β1 = 0.44
- β2 = 0.725
等效载流能力方程为：
等效载流能力方程
对于外部可见迹线，系数值为：
- K = 0.024
- β1 = 0.44
- β2 = 0.725
通过绘制常见温度值的上述等式，我们可以获得以下图表。
电流与横截面积
通过这张图表，我们可以找到给定电流所需的横截面积。在找出所需的横截面积后，还有另一个图表可以用来轻松找到所需的 PCB 走线宽度。
PCB 走线宽度与横截面积
载流能力方程可用于更精确的 PCB 设计，不使用高于 100°C 的温度，因为高于 100°C 的温度会熔化焊料并损坏组件。
现有的 PCB 走线宽度计算器仍然基于图表中的数据和上面给出的公式，它们可作为 PCB 设计人员以高精度计算走线宽度的便捷工具。此表中提到了温升为 10°C 时 2 盎司铜的最大载流能力。
走线宽度与电流容量
在确定微量电流容量时，有一些复杂的因素在起作用。然而，PCB 设计人员可以依靠迹线厚度计算器的可靠性来帮助他们高效地设计电路板。
获得正确的走线宽度及其载流能力对于设计可靠和高性能的 PCB 大有帮助。
以上就是关于DFM简单的介绍，希望能够对大家有用，欢迎大家多多指教。
