PCB

Berechnung der maximalen Breite von Leiter-Pad

Finden Sie anhand des Kontaktdurchmessers, der Steigung und des Mindestabstands Ihres Herstellers den breitesten Leiter, der ein Pad durch den Kanal zwischen seinen Nachbarn erreichen kann.

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Formel

W_{max} = \frac{P - D_{pad} - (N+1)\,C}{N}

Referenz: IPC-2221B clearance practice; the clearance value itself is a fabricator rule and is an input here.

W_max— Breitester Leiter, der passt (mm)

P— Spielfeld von Mitte zu Mitte zum benachbarten Pad (mm)

D_pad— Durchmesser des Polsters (mm)

C— Minimaler Abstand zwischen Kupfer und Kupfer (mm)

N— Leiter, die durch den Kanal geführt werden

Wie es funktioniert

Der breiteste Leiter, der ein Pad erreichen kann, wird fast nie durch das Pad festgelegt. Sie wird durch den Abstand auf beiden Seiten des Eingangspfads bestimmt. Dieser Abstand gehört zu den benachbarten Pads und zur Abstandsregel des Herstellers.

Zwei benachbarte Bremsbeläge auf einer bestimmten Tonhöhe hinterlassen einen Kanal, der der Tonhöhe abzüglich eines vollen Belagdurchmessers entspricht, da jedes Pad nur seinen Radius zum Abstand zwischen ihnen beisteuert. Das Verlegen von Leitern durch diesen Kanal kostet auf jeder Seite einen Abstand zum Pad sowie einen Abstand zwischen jedem benachbarten Leiterpaar — also benötigen N Leiter insgesamt N+1 Abstände. Was übrig bleibt, verteilt sich gleichmäßig auf sie.

Der Abstand ist eine Betriebsregel, keine physikalische Konstante, weshalb er hier eine Eingabe ist und nicht eine in der Arithmetik verborgene Konstante. Die Hersteller unterscheiden sich, und eine Hausregel, die in einer Formel versteckt ist, erzeugt eine Zahl, die Ihr eigenes Geschäft ablehnt, ohne dass auf der Seite erklärt wird, warum. Geben Sie das Minimum Ihres Herstellers ein und die Antwort gehört ihm.

Wenn allein die Abstände den Kanal überschreiten, gibt es für die Geometrie keine Lösung. Dieser Fall wird als nicht passend gemeldet, wobei angegeben wird, welche Beschränkung gebunden ist, und nicht als negative Breite — eine negative Abmessung, die als Zahl wiedergegeben wird, gibt an, wie eine unbaubare Platine in die Fertigung gelangt.

Dieselbe Arithmetik beantwortet die umgekehrte Frage. Wenn der Durchmesser des Bremsbelags die freie Variable und nicht die Leiterbahnbreite ist, berechnet der Rechner für den maximalen Bremsbelagdurchmesser die Berechnung anhand derselben Geometrie.

Bearbeitetes Beispiel

Nehmen Sie 0,6-mm-Pads mit einem Abstand von 1,27 mm — eine übliche Grundfläche für Durchsteckverbinder — mit einem Mindestabstand vom Hersteller von 0,15 mm, und verlegen Sie einen Leiter dazwischen.

Der Kanal zwischen den beiden Pads entspricht dem Abstand abzüglich eines Pad-Durchmessers:

1,27 − 0,6 = 0,67 mm

Ein Leiter benötigt auf jeder Seite einen Abstand zum Pad, also zwei Abstände:

(1 + 1) × 0,15 = 0,30 mm

Abreise:

0,67 − 0,30 = 0,37 mm

Eine Leiterbahn von 0,37 mm ist also die breiteste, die passt, und das Kupfer nimmt 55,2% des Kanals ein.

Das ist großzügig und liegt deutlich über jedem Standardverfahren. Verlegen Sie jetzt stattdessen zwei Leiter durch denselben Kanal. Der erforderliche Abstand steigt auf drei Abstände von 0,45 mm, sodass zwischen zwei Leiterbahnen 0,22 mm verbleiben: jeweils 0,11 mm. Immer noch mit einem feinen Verfahren herstellbar, aber nicht mehr routinemäßig, und der zweite Leiter kostete weit mehr als seine eigene Breite.

Ziehen Sie den Abstand mit den gleichen 0,6 mm-Pads auf 0,8 mm an, und der Kanal fällt auf 0,2 mm ab. Zwei Abstände von 0,15 mm benötigen 0,3 mm. Das ist mehr, als der Kanal fasst, sodass nichts passt — und die Grenze, die verbindet, ist der Abstand, nicht die Leiterbahn.

Praktische Tipps

✓Prüfen Sie dies, bevor Sie einen Connector-Footprint festlegen, nicht nach dem Routing. Der Durchmesser der Bremsbeläge lässt sich früh leicht ändern, spät ist es schwierig.
✓Wenn das Ergebnis unter etwa 0,1 mm liegt, rechnen Sie mit einem Aufpreis für feine Linien; unter 0,075 mm muss der Hersteller mit einem Rückgang rechnen oder als fortschrittliche Technologie angeben.
✓Wenn zwei Leiter nicht zwischen die Pads passen, sollten Sie erwägen, einen auf einer inneren Schicht zu verlegen, anstatt beide bis zur Prozessgrenze zu schrumpfen.
✓Verkleinern Sie das Pad, bevor Sie den Abstand festziehen. Der Abstand ist das, was die Werkstatt aufnehmen kann; das Pad ist das, was Sie gewählt haben.
✓Nehmen Sie das Spielfeld vom nächsten Nachbarn in eine beliebige Richtung, einschließlich der Diagonalen auf einem gestaffelten Raster — das ist das, das bindet.
✓Verwenden Sie für diesen Rechner, den BGA-Breakout-Rechner und den Rechner für den maximalen Pad-Durchmesser den gleichen Herstellerabstand, sodass die drei übereinstimmen.

Häufige Fehler

✗Den Kissendurchmesser zweimal subtrahieren. Jedes Pad trägt nur seinen Radius zum Abstand zwischen ihnen bei, sodass das Pitch einen vollen Durchmesser verliert, nicht zwei.
✗Vergessen wir, dass jeder zusätzliche Leiter einen zusätzlichen Abstand sowie seine eigene Breite kostet. Bei einer feinen Tonhöhe ist dieser zusätzliche Abstand oft größer als die Leiterbahn selbst.
✗Verwendung einer Hausräumungsregel eines anderen Herstellers. Bei der Anzahl handelt es sich um eine Werkstattnummer, die unterschiedlich ist. Verwenden Sie die Zahl, mit der das Board gebaut wird.
✗Ablesen eines negativen Ergebnisses als sehr dünne Spur. Wenn die Arithmetik negativ wird, existiert die Geometrie nicht, weshalb dieser Rechner dies ablehnt, anstatt sie zu melden.
✗Das Ergebnis wird auf ein Lötmaskenpad aufgetragen, ohne die Maskenöffnung zu berücksichtigen, die kleiner als das Kupfer sein kann.

Häufig gestellte Fragen

Warum wird der Kissendurchmesser einmal und nicht zweimal subtrahiert?

Weil der Kanal zwischen zwei Pads verläuft und jedes nur seinen Radius zum Spalt beiträgt. Die Steigung minus einem vollen Durchmesser entspricht dem Abstand zwischen den beiden Kanten.

Sollte die Freigabe wirklich eine Eingabe sein?

Ja. Die Hersteller unterscheiden sich, und eine in einer Formel vergrabene Hausregel führt zu einer Antwort, die Ihr eigener Shop ablehnt, ohne dass auf der Seite erklärt wird, warum. Geben Sie die Nummer Ihres Herstellers ein und das Ergebnis gehört ihnen.

Was ist, wenn das Ergebnis besagt, dass die Geometrie nicht passt?

Es sagt Ihnen, welche Einschränkung bindet. Normalerweise ist die Lösung eher ein kleineres Pad als ein engerer Abstand, da der Abstand das ist, was Ihre Werkstatt tatsächlich aufnehmen kann und das Pad das ist, was Sie gewählt haben.

Gilt das sowohl für oberflächenmontierte Pads als auch für Durchsteckpolster?

Ja — die Geometrie ist dieselbe. Verwenden Sie speziell für ein BGA-Array den Breakout-Rechner, der den diagonalen Escape-Fall hinzufügt und angibt, aus wie vielen Zeilen eine Ebene entkommen kann.

Warum kostet das Hinzufügen eines zweiten Leiters mehr als seine Breite?

Weil es auf beiden Seiten von sich selbst Freiraum braucht. Wenn Sie von einem Leiter auf zwei Leiter umsteigen, entsteht ein zusätzlicher Abstand sowie eine weitere Leiterbahnbreite, was bei einer feinen Tonhöhe der größere der beiden Kosten ist.

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