El ancho de pista de la PCB se refiere específicamente al ancho de las pistas de cobre que transportan señales vitales y potencia a través de la placa de circuito impreso. Determinar el ancho de pista adecuado es un factor importante en el diseño de la PCB que influye en la densidad de corriente, el aumento de temperatura, la integridad de la señal, la viabilidad de fabricación, etc. No existe un ancho de pista universal que funcione para cada situación. Para encontrar el equilibrio óptimo, es necesario sopesar cuidadosamente cada uno de estos factores interconectados en función de los requisitos y limitaciones de diseño específicos. Continúe leyendo para saber más sobre los factores que influyen en el cálculo del ancho de pista y la importancia de acertar con él.
Importancia del ancho de traza de PCB
Encontrar el ancho de pista óptimo para las señales y las rutas de alimentación en su placa de circuito impreso requiere importantes concesiones. Las pistas más estrechas ocupan menos espacio físico en la placa, lo que permite diseños más compactos. Sin embargo, estas pistas estrechas presentan desventajas, como una mayor resistencia eléctrica y un impacto en la fiabilidad a largo plazo. Por otro lado, las pistas más anchas ofrecen menor resistencia y pueden soportar corrientes más altas sin problemas, pero consumen más área total en su PCB. Determinar los anchos de pista más adecuados, dadas las limitaciones de su diseño, implica encontrar el equilibrio adecuado entre estos factores.
Más allá de sus efectos en la utilización del espacio en la placa, acertar con el ancho de pista de la PCB tiene implicaciones adicionales en el rendimiento y la fiabilidad de la vida útil. Las pistas estrechas pero de alta corriente pueden sobrecalentarse y dañar la placa o los componentes conectados. Las pistas excesivamente anchas podrían... electromigración estándares, pero dificultan el enrutamiento de otras señales críticas. Dado que estos componentes fundamentales de la PCB se ven tan afectados, es fundamental aplicar las consideraciones de diseño adecuadas para determinar el ancho de las pistas.
Otras lecturas: La guía esencial para trazas de PCB: comprensión de los conceptos básicos.
Factores clave que influyen en el ancho de las trazas de PCB
El ancho de las trazas se mide generalmente en milésimas de pulgada (milésimas de pulgada). Para señales comunes sin requisitos especiales, el ancho de las trazas estándar suele estar entre 7 y 12 milésimas de pulgada. Sin embargo, existen muchos factores importantes que influyen en la selección del ancho de traza adecuado:
- Capacidad de corriente
Para determinar el ancho de pista adecuado, es necesario equilibrar las necesidades de capacidad de corriente con las limitaciones de espacio disponibles. Las pistas deben diseñarse para soportar con seguridad las cargas de corriente previstas sin aumentos excesivos de temperatura que puedan dañar las placas. Esto depende del propio ancho de la pista, así como del peso del cobre, ya que las capas más gruesas dispersan mejor el calor. Sin embargo, el uso de pistas de gran tamaño donde no son necesarias desperdicia un área valiosa de diseño, especialmente en entornos densos. tableros multicapa.
- Disponibilidad de espacio
Otro aspecto clave es el espacio físico disponible para las pistas en una sección determinada del diseño de la PCB. Las pistas más anchas ocupan más área de enrutamiento, lo que limita la ubicación de los componentes o las rutas de las pistas en diseños densos y saturados, como las placas multicapa con dispositivos con un alto número de pines. En placas más complejas, donde el espacio es limitado, las restricciones pueden obligar al uso de pistas más estrechas que las que se utilizarían normalmente para una carga de corriente dada. Esto requiere considerar tanto las necesidades eléctricas como las limitaciones de espacio físico al seleccionar el ancho final.
- Limitaciones de fabricación
Las capacidades de fabricación también influyen en las geometrías de traza factibles. Las trazas muy delgadas, de menos de 4-5 milésimas de pulgada, presentan un alto riesgo de defectos de fabricación o interrupciones en los procesos estándar. Las tolerancias más estrictas complican aún más la producción en serie fiable. Sin embargo, los factores económicos llevan a las plantas de fabricación a buscar características mínimas superiores a 8 milésimas de pulgada cuando es posible. Comprender estas limitaciones del proceso garantiza que los anchos de traza diseñados equilibren la robustez y los costes.
- Terminación de seguimiento
El método específico de terminación de las pistas también influye en la idoneidad del ancho. Las vías que conectan las pistas entre capas incorporan barriles circundantes para aliviar el calentamiento localizado. Sin embargo, los conectores abiertos simples dependen únicamente de la propia pista para disipar las corrientes, lo que sugiere anchos ligeramente superiores según sea necesario. En todos los casos, los anchos adecuados garantizan conexiones eléctricas estables.
- Control de impedancia
El control de la impedancia entre señales es otro factor a considerar en cuanto al ancho de las pistas, especialmente en rutas críticas acopladas. Cualquier desviación en el ancho de las pistas emparejadas altera los valores de impedancia característicos, creando distorsiones. De igual manera, los cambios de ancho en las interfaces de las almohadillas deben ser graduales para controlar las variaciones. Detalles como el espaciado del plano de referencia complican aún más los cálculos debido a las relaciones entre el ancho y la altura dieléctrica.
- Conexiones de almohadilla
Las conexiones a las geometrías de los pads influyen en la idoneidad de las aberturas de las pistas. Las pistas suelen estrecharse debido a pads o pines de gran tamaño, lo que facilita el flujo y reduce las discontinuidades. Sin embargo, la densidad y los pasos de los componentes imponen límites inferiores en función del espaciado de las conexiones. En conjunto, estos factores determinan los anchos mínimos para una interfaz de pad determinada.
¿Cómo calcular el ancho de traza?
Varias herramientas gratuitas en línea ayudan a calcular el ancho de pista adecuado para la PCB. Tras introducir datos clave como:
- Corriente objetivo (amperios)
- Aumento de temperatura deseado (por ejemplo, 10 °C por encima de la temperatura ambiente)
- Temperatura máxima de traza correspondiente
- Espesor del cobre (valores comunes: 1oz/35um o 2oz/70um)
- Temperatura ambiente supuesta
Estas calculadoras generan el ancho de traza mínimo necesario para evitar el sobrecalentamiento mientras se transporta la corriente especificada.
Para trazas de impedancia controlada, se requieren parámetros adicionales como:
- Impedancia objetivo (por ejemplo, 50 ohmios)
- Espesor dieléctrico relativo de PCB y Tipo de material de PCB
- Presencia de planos de tierra/potencia
Al ingresar los requisitos eléctricos y los detalles de construcción de la placa en una calculadora de ancho de trazas de PCB en línea, se pueden determinar los anchos adecuados tanto para las señales como para las trazas de energía.
Conclusión
El diseño del ancho de las pistas de cobre, a menudo ignoradas, en las PCB influye en todos los aspectos, desde las caídas de tensión hasta la viabilidad de fabricación. Encontrar el ancho de pista óptimo requiere considerar la capacidad de corriente de las pistas de la PCB, las restricciones de espacio, los límites de fabricación, etc. Al comprender los elementos clave que influyen en la idoneidad del ancho de pista, los diseñadores pueden usar calculadoras de ancho de pista de PCB en línea para determinar los anchos que ofrecen las funciones necesarias sin sobrecargar el diseño.
Sin embargo, si no tiene amplia experiencia en la gestión de estas compensaciones de ancho de pista, le conviene colaborar con un especialista en diseño de PCB con amplia experiencia. Un diseñador experto le brindará asesoramiento profesional para garantizar la selección óptima del ancho de pista, en consonancia con los objetivos de rendimiento en las iteraciones de prototipos y la producción en serie. ¿Aún tiene preguntas sobre las pistas de PCB? Haga clic aquí para consultar a nuestros expertos.
