PCB布線，關於PCB線寬這些問題你必須要考慮！

涉及到PCB的布線時，銅跡線的寬度和厚度將決定電路的性能。這裡有一張傳統的對照表格參考，我們可以通過給定的電流和預期的溫升來計算出PCB銅跡線的橫截面積。這種表格的參數都類似，畢竟這就是物理學。

這張表格對於評估滿載下電路板銅跡線預期溫升很有幫助，溫度越低，當然越好。如上圖所示，沿著橫軸方向，銅跡線橫截面積越大，你可以獲得你想要的設計參數。我們大部分人都知道如何給銅稱重，取出一塊重量為一盎司的銅，你能錘打出兩邊都為12英寸的薄片，如果你捶打技術精湛的話（銅的質量仍為1盎司）每平方英尺的銅的厚度可以僅有1.4mils。

我們真正設計的是電路板銅跡線之間的空間

如果我們蝕刻掉一些空間，設計一條1.4mils厚，36mils寬的銅跡線路，那麼所得到的銅跡線路的橫截面大約是50平方mils。 然後，例如，如果我們使用該銅跡線將5伏線路連接到一個15瓦的設備，那就是說會有3安培的電流。由上圖可知，橫截面為50平方mils和通過電流為3安培的點對應的溫升為20攝氏度。 因此，如果環境溫度為25度，那麼銅跡線路的預計會達到45攝氏度，這大約是114華氏度——此時銅跡線路溫度正常。 現在，將電流加倍，那麼同一環境下同一條50mils銅跡線上的溫度則會升高到環境溫度之上的80攝氏度——此時線路上溫度過高了！

上圖一個很方便的圖表，當知道了線路的寬度mils和質量（再次以盎司為計量單位）則可以通過這張表找到銅跡線的橫截面積。 從上圖圖表裡，我們會看到，當重量為一盎司銅跡線路其橫截面積為50平方mils時，銅跡線的寬度數值點大約在30mils至50mils之間的前三分一處。通過參考兩個圖表，您可以在已知銅跡線路寬度情況下，計算出最符合功率要求銅的重量 ，反推亦然。 類似的圖表都可以用於作為標準參考。

保持適宜的溫度是保證系統正常運轉的關鍵

我們把晶圓上的溫度，我們稱之為結溫或T-sub-j。 運用上述表格數據，我們可以通過計算公式計算出結點對銅跡線外表面溫度和結點對板卡的溫度影響，目前來說，那樣已經足夠了，但如果您想深入了解晶元級別的散熱管理方式，半導體工程學中有一篇Ann Steffora Mutschler著作的的文章。很不錯，可以參考一下。

事實上，我們不能總是靠銅單獨把熱量散發出去，所以我們通常在產品的外殼上增添通風口或者百葉窗，整個散熱調節器可能會擰到外殼上。 額外的鋁散熱片，風扇和熱管則通常用於片上系統（SoC）散熱。

去電路板覆銅時要小心謹慎，PCB的每層盡量都保證有一個比較大的地層來保證其完整性。

為了讓某些特定的激光發揮出色，需要在電路板或設備上放置一個被稱為熱電冷卻器的小型冰箱。 這些熱電製冷裝置，就像您家的冰箱一樣，在一側冷卻，並將熱量從另一側散發出去。

對流，傳導和熱輻射都是一個不錯的方式可有效緩解設備產生熱量，但良好的電路板設計是成功散熱管理的基本要素。去電路板的銅時務必小心謹慎，通過把每個電路板線路層設為可覆蓋的基層來儘可能保持其完整性。多開整排整列的過孔， 儘可能多覆銅就行散熱，這是更加生態合理的散熱過程。

然後，還有另一個由線寬驅動的屬性，即特徵阻抗。 寬度以及絕緣層的介電常數和厚度將決定傳輸線路的阻抗。即使是阻抗的微小變化，也可以為所謂的「散射參數」或S參數設定階段。 插入損耗，遠端反射和「Viswahr」（電壓駐波比的VSWR）是我的最愛，因為我可以理解它們或至少是常見的原因。

模擬的視頻動畫在這一點上比單純的文字更加生動形象。 本質上，銅跡線路方向或寬度的任何變化都會產生阻抗不匹配。 一個過孔將一次將伴隨著兩個不穩定因素， 只要信號進入或離開元件焊盤，都將會有一部分反射信號出現。

專家提示：如果有焊盤下的線寬阻抗不匹配問題，我們可以通過以下方式減輕線寬阻抗不匹配問題，比如清除焊盤下方的電路板層，而延伸到更深的電路板層來實現線寬阻抗比配。

從一般意義上講，50歐姆單端線的寬度大約等於到下面參考平面的間隙，更厚的電介質材料對應更寬的線路。 同時，電路板微通孔的縱橫比將使我們的電路板具有非常薄的電介質，這對於合理的線路寬度來說未免太薄了。 這時我們就會根據實際情況（根據頂層布線）釋放第二層，而改用第三層或者更深層作為參考平面層， 這不僅有助於可生產性，而且額外增加的寬度會使得電路板線路的能量損耗減少。 這些會隨著更高的模擬頻率和更快的數字上升和下降時間開始變得更加重要。

趨膚效應

當我們進入更高的頻率和數據速率時，用趨膚效應就很好的定義了信號的流向。 在這段頻率近似瘋狂的上升時間裡，波形沿著電路銅跡線的「外殼」傳播比在線路內芯中傳播得更快。 電路板的銅跡線就好比是空心管，表面積大小對於良好的信號完整性傳播變得至關重要。 在平衡這些不同的特性時，重要的是要記住線路寬度和氣縫的大小要一同考慮。

微觀水平的銅表面粗糙度也會影響信號的傳播。 理想情況下，金屬應該是絕對平滑。 然而，表面太過平滑又會阻礙材料彼此附著的能力，這也是我們在製造生產中遇到的許多不得不權衡點之一。

像這樣的基本操作過程不會使得銅跡線橫截面呈現完美的矩形

我們真正設計的是電路板銅跡線路之間的空間操作。 當電路板被蝕刻時，所有的銅鍍工作都在那一步開始。 常規的操作過程就是掩蓋我們想保留的部分，然後用酸溶解我們想去除的部分。 所以當你考慮電路板製作時，不難想像操作兩條較寬的銅跡線路之間的細縫要比操作兩條窄跡線之間的相同縫隙要困難的多。

像這樣的基本操作過程不會使銅跡線橫截面呈現完美的矩形，通常是形狀為梯形或咬邊的不規則的銅帶。 這使得在測量電路板線路寬度時要具有針對性。 我們可以從銅跡線的電路板底部，頂部進行測量或者獲得三個稍微不同的寬度值取其平均值，尤其在計算電流負載阻抗時要記住這一點， 小的幾何差異會產生深遠的影響。

所有這一切都是說，為電路板設計銅跡線寬度要比任何適合可行並且看起來漂亮的布線都要重要。 在可用空間之外，當我們選擇電路板線銅跡線寬度時，我們需要考慮因素包括可靠性，產量，成本，SI / PI性能，組裝，金屬負載，變形，甚至環境。

本文翻譯自SupplyframeHardware

作者John Burkhert Jr

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