PCB的安全间距设计详解

[导读]电气安全间距‌是指在各种工况条件下，带电导体与附近接地的物体、地面、不同相带电导体以及工作人员之间必须保持的最小距离或最小空气间隙。这个间隙不仅应保证在各种可能的最大工作电压或过电压的作用下不发生闪络放电，还应保证工作人员在对设备进行维护检查、操作和检修时的绝对安全，并且不对工作人员的身体健康产生影响‌。

电气安全间距‌是指在各种工况条件下，带电导体与附近接地的物体、地面、不同相带电导体以及工作人员之间必须保持的最小距离或最小空气间隙。这个间隙不仅应保证在各种可能的最大工作电压或过电压的作用下不发生闪络放电，还应保证工作人员在对设备进行维护检查、操作和检修时的绝对安全，并且不对工作人员的身体健康产生影响‌。

电气安全间距的目的和重要性

‌防止触电事故‌：通过保持一定的安全距离，可以防止人体触及或过分接近带电体，从而避免触电事故的发生。

‌防止设备损坏‌：避免车辆或其他物体碰撞带电体，防止电气短路、过电压放电和火灾事故。

‌保障操作安全‌：确保工作人员在进行设备维护、检修和试验时，能够在一个安全的环境中进行操作，减少意外发生的可能性‌。

电气安全间距的分类

电气安全间距可以根据不同的设备和工况条件进行分类：

‌线路安全间距‌：指导线与地面、杆塔构件、跨越物之间的最小允许距离。

‌变配电设备安全间距‌：带电体与其他设施、设备之间的最小允许距离。

‌检修安全间距‌：工作人员在进行设备维护检修时与设备带电部分间的最小允许距离‌。

一、电气安全间距

1、导线之间间距：最小线距，也是线到线，线到焊盘的间距不得低于4MIL。从生产角度出发，有条件的情况下当然是越大越好。一般常规的10MIL比较常见。

2、焊盘孔径与焊盘宽度：根据PCB厂家情况，焊盘孔径如果以机械钻孔方式，最小不得低于0.2mm;如果以镭射钻孔方式，最小不得低于4mil。而孔径公差根据板材不同略微有所区别，一般能管控在0.05mm以内;焊盘宽度最小不得低于0.2mm。

3、焊盘与焊盘之间的间距：根据PCB厂家加工能力，其间距不得小于0.2MM。

4、铜皮与板边之间的间距：最好不小于0.3mm。如果是大面积铺铜，通常与板边有内缩距离，一般设为20mil。

二、非电气安全间距

1、字符的宽度和高度及间距：关于丝印的字符一般使用常规值如：5/30、6/36 MIL等。因为当文字太小时，加工印刷出来会模糊不清。

2、丝印到焊盘的距离：丝印不允许上焊盘。因为丝印若盖上焊盘，在上锡的时候丝印处将不能上锡，从而影响元器件装贴。一般PCB厂家要求预留8mil的间距。如果一些PCB板面积很紧密，做到4MIL的间距也是可以接受的。如果丝印在设计时不小心盖过焊盘，PCB厂家在制造时会自动消除留在焊盘上的丝印部分以保证焊盘上锡。

3、机械结构上的3D高度和水平间距：PCB上器件在装贴时，要考虑到水平方向和空间高度会不会与其他机械结构有冲突。因此设计时，要充分考虑元器件之间，以及PCB成品与产品外壳之间，在空间结构上的适配性，为各目标对象预留安全间距。

PCB设计中有诸多需要考虑到安全间距的地方，包括导线间距、字符间距、焊盘间距等。在此，暂且归为两类：一类为电气相关安全间距，一类为非电气相关安全间距。01电气相关安全间距 1、导线间间距就主流PCB制造商的加工能力来说，导线与导线之间的间距最小不得低于0.075mm。最小线距，指板子线到线，线到焊盘的最小距离。从生产角度来看，线距是越大越好，比较常见的是0.127mm。2、焊盘孔径与焊盘宽度就主流PCB制造商的加工能力来说，焊盘如果是机械钻孔，那孔径最小不得低于0.2mm;如果是镭射钻孔，孔径最小不得低于0.1mm。而孔径公差根据板材不同略微有所区别，一般能管控在0.05mm以内，焊盘宽度最小不得低于0.2mm。3、焊盘与焊盘的间距就主流PCB制造商的加工能力来说，焊盘与焊盘之间的间距不得低于0.2mm。4、铜皮与板边的间距带电铜皮与PCB板边的间距最好不小于0.3mm。可在Design-Rules-Board outline页面来设置该项间距规则。如果是大面积铺铜，通常与板边需要有内缩距离，一般设为0.2mm。在PCB设计以及制造行业，一般情况下，出于电路板成品机械方面的考虑，或者为避免由于铜皮裸露在板边可能引起卷边或电气短路等情况发生，工程师经常会将大面积铺铜块相对于板边内缩8mil，而不是一直将铜皮铺到板边沿。这种铜皮内缩的处理方法有很多种，比如板边绘制keepout层，然后设置铺铜与keepout的距离。此处介绍一种简便的方法，即为铺铜对象设置不同的安全距离，比如整板安全间距设置为0.25mm，而将铺铜设置为0.5mm，即可达到板边内缩0.5mm的效果，同时也去除了器件内可能出现的死铜。

PCB电气间距设计规则

PCB的设计规则有很多，以下为大家介绍有关电气安全间距的举例。电气规则设置是设计电路板在布线时必须遵守的规则，包括安全距离、开路、短路方面的设置。这几个参数的设置会影响所设计PCB的生产成本、设计难度及设计的准确性，应严谨对待。

1、安全间距规则

PCB设计有相同网络间距、不同网络的安全间距、其他、线宽都需要进行设置，线宽和间距默认都是6mil，间距默认6mil即可，线宽最小值设置为6mil，建议值(默认布线的宽度)设置为10mil，最大值设置为200mil。具体设置根据板子布线的难易度设置。

设置的线宽、间距还需要和PCB生产厂家事先协商好，因为有些厂家因为制程能力的问题不一定能做到设置的线宽和间距，而且线宽和间距越小，成本越高。

2、线距3W规则

所有设计在时钟走线、差分线、视频、音频、复位线以及其他系统关键线路等。多个高速信号线长距离走线时，为了减少线与线之间的串扰，应保证线间距足够大，当线中心间距不少于3倍线宽时，则可保持大部分电场不互相干扰，这就是3W规则。3W规则可保持70%的电场不互相干扰，使用10W的间距时，可以达到98%的电场不互相干扰。

3、电源层20H规则

20H规则是指电源层相对地层内缩20H的距离，当然也是为抑制边缘辐射效应。由于电源层与地层之间的电场是变化的，在板的边缘会向外辐射电磁干扰，称为边沿效应。解决的办法是将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H(电源和地之间的介质厚度)为单位，若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内，内缩100H则可以将98%的电场限制在内。

4、阻抗线间距的影响

由两根差动信号线组成的控制阻抗的一种复杂结构，驱动端输入的信号为极性相反的两个信号波形，分别由两根差动线传送，在接收端这两个差动信号相减，这种方式主要用于高速数模电路中以获得更好的信号完整性及抗噪声干扰。阻抗与差分线间距成正比，差分线间距越大，阻抗就越大。

5、电气的爬电距离

在高压开关电源PCB设计中比较重要的是电气间隙和爬电距离，如果电气间隙和爬电间距过小的话，需要注意漏电的情况。爬电间距以及电气间隙在PCB设计时，电气间隙可用布局来调整器件焊盘到焊盘的间距，当PCB空间紧张时爬电间距可以通过挖槽增加爬电间距。

电气相关安全间距

1、导线间间距

就主流PCB生产厂家的加工能力来说，导线与导线之间的间距最小不得低于4mil。最小线距，也是线到线，线到焊盘的距离。从生产角度出发，有条件的情况下是越大越好，比较常见的是10mil。

2、焊盘孔径与焊盘宽度

就主流PCB生产厂家的加工能力来说，焊盘孔径如果以机械钻孔方式，最小不得低于0.2mm，如果以镭射钻孔方式，最小不得低于4mil。而孔径公差根据板材不同略微有所区别，一般能管控在0.05mm以内，焊盘宽度最小不得低于0.2mm。

3、焊盘与焊盘的间距

就主流PCB生产厂家的加工能力来说，焊盘与焊盘之间的间距不得低于0.2mm。

4、铜皮与板边的间距