印制板的基本要素设计：印制导线宽度、长度设计

1 印制导线的宽度设计
印制导线的宽度由导线的负载电流、允许的温升和铜箔的附着力决定.印制导线的宽度和厚度确定导电的截面职.导线的截面积越大，载流量就越大但是电流流过导线会产生热量并引起导线温度升高，温升的大小受电流和散热条件影响.而允许的温升是由电路的特性、元器件的工作温度要求和整机工作的环境要求等因素决定的，所以温升必须限制在一定的范围内.印制导线附着在绝缘基材上过高的温度会影响导线对基材的附着力，所以在设计印制导线的宽度时应考虑在选定铜箔厚度的基材基础上，导线需要的负载电流、导线允许的温升和铜箔的附着力都能满足要求的情况下确定印制导线的宽度.在印制板的导线宽度不小于O.2mm ，厚度为35μm 以上的铜箔，其负载电流在0.6A时温升一般平超过10oC。对于SMT印制板和高密度板的信号导线其负载电流很小，导线宽度可以小于O.2mm. 但是导线越细其加工难度就越大，负载电流能力也小.所以在布线空间允许的条件下，应适当选择宽一些的导线.一般接地线和电源线应设计得较宽，这样既有利于降低导线的温升又有利于制造.印制导线的最小宽度应根据信号线的电流大小和制造的工艺极限来确定.通常信号线的负载电流很小.所以印制导线的宽度主要取决于制造的工艺极限.而工艺极限值又随印制板生产商的工艺技术水平和选用基材铜箔的厚度有关，所以设计导线宽度时应了解印制板生产商的工艺技术水平.目前可制造的最小宽度为O.05mm ，但这并不是每个制造商都能达到的.

通常地线宽度设计为0.51-2.03mm (20-80mil)，电源线为O.51-1.27mm (20-50mil). 信号线为O.1-0.3mm (4-12mil).地线和电源总线宽度应根据载流量考虑.具体导线宽度应根据电流负载能力和特性阻抗要求来计算.导线的尺寸制度取决于导电图形的设计精度、生产底版的精度、制造工艺(成像、镀覆、蚀刻的方法和质量)且导体厚度和均匀性等因素.印制导线的最小设计宽度受印制板制作工艺的制约,是影响印制板设计可制造性的主要因素之一.为了保证印制板导线宽能达到标称宽度，应考虑印制板生产过程中工艺方法的不同、基材的铜箔厚度不同.例如在电镀和蚀刻等正艺中不可避免地会使导线增宽或由于侧蚀而使导线宽度减小，不同的工艺方法使导线的精度变化不同.这些因素造成的公差按标准规定.一般导线宽度小于标称宽度的20%-25%可以接受.对于减成法，在蚀刻时印制导线的侧蚀是不可避免的，侧蚀的量随铜箔厚度增加而加大.蚀刻系数为铜厚度(包括图形镀铜层)与侧蚀量的比(见图5－4)，该系数等于或小于1为正常蚀刻，大于1时为不正常.这时应调整蚀刻方法和蚀刻工艺条件.

从工艺方法考虑，采用全板电镀工艺，实际上是将基材的铜层电镀加厚了，在蚀刻时就相当于用较厚的铜箔蚀刻，侧蚀的量大，导线会变细，因而该法不适于制作较细的导线.图形电镀只加厚了导线的铜厚层度，而蚀刻去掉的铜箔厚度只是导线之间的原始铜箔厚度，相对较薄.因而侧蚀的小，导线与设计的宽度差就小，如果选择更薄的原始铜箔基材，则导线的侧蚀量更小，可以制作更精细的导线.实践证明选择较薄铜箔的基材并采用图形电镀工艺可以制作较为精细的印制导线.

对于正常的蚀刻.在导线精度要求高时应选择薄铜箔的基材.蚀刻时的侧蚀比较小.导线宽度就更接近设计值，或者由设计和工艺对设计的导线宽度进行补偿.者5-2给出了工艺方法与标准值的设计补偿量.在设计高精度印制导线时可参照给以补偿.并尽量采用线宽且其公差宽些的导线.但是过宽的导线全降低布线密度.设计时应兼顾这两方面因素进行优化.

又细又长的印制导线电阻大，在高频条件下使用其特性阻抗也大.所以对高频电路的印制导线宽度的设计应进行严格的阻抗计算而确定.并对由于上述的蚀刻特性而引起的导线宽度变化应在设计时考虑给予一定的设计补偿量.对于一般精度要求的印制导线不需要补偿.只要选择合适厚度的铜箔和加工工艺方法，按正常生产合格的导线宽度就能满足使用要求，按标准规定.1级产品导线宽度偏差应小于等于25%. 2 、3 级产品导线宽度偏差应小于等于20%. 如果对导线的宽度的精度要求高于上述标准，则应另外注明导线的偏差.精度越高越难于制造.成本也越高.

从表5-2可以看出不同的工艺方法和不同的掩膜及抗蚀层对导线的精度有明显影响，若制作精度高和较细的印制导线需要选择较薄的铜箔和图形电镀法工艺，这般由工艺人员根据拟将采用的工艺方法与设计人员共同商量.以确定具体的导线宽度的设计补偿量.

因为在设计时是按铜箔厚度的标称值考虑导线宽度的，而一般的工艺方法要采用图形电镀，在加工时导电图形的铜箔被镀层加厚了20-25μm，这样以来虽然导线宽度因为侧蚀特性减少了一点，但图形电镀时铜箔又加厚了，导线的截面积实际上并不比设计值减少多少.所以一般导线设计时不一定都要补偿.以O.046mm铜箔为例.在按正常工艺加工蚀刻后导线宽度变化的公差随制造水平而不同(见表5-3) .在选择印制板的合格供应商时，应了解供应商的制造水平.不然将难以保证导线宽度而影响产品的可靠性.

目前采用的图形电镀法工艺制造印制板，可制造性水平都可以达到2 级以上，如果选择铜箔厚度为O.035mm以下的基材，制作O.2mm 宽的导线，即使不用对导线宽度设计值补偿，3级可制造性水平的公差也完全符合2 、3级产品的线宽公差要求.

微波电路和高速电路的导线宽度还与特性阻抗有关.应根据所选择基材的介电常数和电路对特性阻抗的需要通过计算来确定，所以对其导线宽度、厚度及公差应有更严格的要求，导线宽度的公差不能按一般导线允许的变化值取单向公差，一般为+0.03-0.08、－0.05mm 的公差要求.制作中应选择较薄铜箔的基材和严格控制加工参数.

2 印制导线的长度
印制导线的长度在低频电路中一般没有严格的要求但是从EMC角度考虑.在高频电路中(音频以上的电路)必须考虑最大电长走线.这时印制导线除具有电阻特性外还具有电感特性.并且随着频率的提高电感特性越来越明显，感抗可能会超过阻抗.而电感性和电容性元件对电路的谐振非常有效.对应于波长的1/4λ或1/2λ时.导线会成为一个有效的辐射器，大部分天线都设计在特定频率段.所以建议将印制导线的长度设计为小于特定频率波长λ的1/20 ，以免导线成为无意的辐射源.在设计高频信号传输导线时还应考虑传输延迟，尽量将导线设计得短一些.印制导线设计得较短.还有利于提高布线密度。

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