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小尺寸PCB防护与可靠性设计核查指南-

发布时间:2026-02-03 点击数:0

小尺寸PCB 多用于便携、穿戴、户外等场景,使用环境复杂,面临潮湿、粉尘、振动、高低温、静电等多重考验。很多小尺寸 PCB 产品,电气性能和制造良率达标,但在实际使用中,出现受潮短路、静电击穿、振动脱焊、温变失效等问题,核心是防护与可靠性设计缺失,且未纳入 DRC 核查体系。





一、小尺寸 PCB 可靠性设计的特殊挑战


小尺寸 PCB 的可靠性设计,比常规尺寸 PCB 难度更高。首先,板面积小,无法布置充足的防护电路和屏蔽结构;其次,板厚薄,机械强度低,抗振动、抗冲击能力弱;再者,器件微型化,抗静电、抗温变能力下降;最后,防护涂层、灌封工艺,会影响微型器件的散热和焊接可靠性。因此,可靠性设计必须和 PCB 布局布线深度融合,通过 DRC 规则实现强制约束。




二、环境防护 DRC 核查清单


防潮与防污 DRC 设计户外、穿戴类小尺寸 PCB,防潮防污是基础要求。首先,DRC 核查 PCB 的爬电距离和电气间隙,这是防潮的核心参数。根据使用环境的污染等级,按照 IPC 标准设置:污染等级 2,最小爬电距离≥0.4mm,电气间隙≥0.3mm;污染等级 3,爬电距离≥0.8mm,电气间隙≥0.5mm。DRC 强制开启爬电距离检查,重点核查高压信号、电源与低压信号之间的间距。其次,表面涂覆工艺的 DRC 约束。采用三防漆涂覆的 PCB,DRC 核查器件间距,微型器件、连接器、电池触点等不需要涂覆的区域,设置禁涂区,禁涂区尺寸 DRC 设置≥0.5mm,避免三防漆覆盖关键触点。同时,PCB 的边角、孔位,DRC 核查倒圆角设计,倒圆角半径≥0.2mm,防止棱角处三防漆涂覆不均匀,出现防护盲区。


防腐蚀 DRC 核查针对高盐雾、高湿度环境,小尺寸 PCB 的表面处理工艺,优先选择沉金工艺,DRC 核查沉金层的完整性。器件引脚、焊盘,禁止出现露铜、氧化等问题。布局 DRC 规则,禁止金属端子、电池接口等易腐蚀器件,和精密模拟器件近距离布置,防止腐蚀产物扩散,损坏精密电路。




三、机械可靠性 DRC 核心规则


抗振动抗冲击 DRC 设计便携设备的小尺寸 PCB,长期承受振动和冲击。DRC 首先核查重型器件布局,电池、电机、连接器等重型器件,尽量布置在 PCB 的支撑点附近,远离 PCB 中心和悬空区域。重型器件的固定焊盘,DRC 放大焊盘尺寸,增加焊盘数量,焊盘间距均匀分布。插件器件的焊盘,采用加强焊盘设计,DRC 核查焊盘的铜皮面积,保证焊接强度。其次,分板工艺的机械应力 DRC。小尺寸 PCB 多采用拼板生产,V-CUT 槽、邮票孔的设计,DRC 核查距离器件、焊盘的间距。V-CUT 槽距离器件≥1mm,距离焊盘≥0.8mm,邮票孔的孔径、孔间距均匀,DRC 禁止邮票孔设计不规则,导致分板应力集中。PCB 的定位孔、安装孔,DRC 设置加强环,加强环宽度≥0.3mm,提升孔位的机械强度,防止振动导致孔位开裂。


弯曲应力 DRC 约束小尺寸薄 PCB,容易发生弯曲。DRC 核查布线方向,关键信号、电源走线,尽量垂直于 PCB 的弯曲方向,减少走线因弯曲断裂的风险。BGA、QFN 等无引脚器件,禁止布置在 PCB 的弯曲区域,DRC 设置弯曲禁区,禁区内仅布置无源微型器件。同时,PCB 的安装孔位置,DRC 对称布置,避免安装时受力不均,导致 PCB 长期弯曲。




四、静电防护(ESD)DRC 核查清单


小尺寸 PCB 的微型器件,ESD 耐受电压低,极易被静电击穿。DRC 需建立完整的 ESD 防护检查体系。首先,接口电路 ESD 防护 DRC,USB、音频、按键等外部接口,必须串联 ESD 防护器件,DRC 核查 ESD 器件的布局,尽量靠近接口放置,走线长度≤200mil,禁止防护器件远离接口。其次,接地设计 DRC。ESD 防护器件的接地引脚,采用短、粗、直的走线,连接到地平面,DRC 设置走线长度预警,接地过孔数量≥2 个,保证静电快速泄放。静电敏感区域 DRC 隔离,CPU、传感器、模拟前端等敏感器件,和接口电路、高压电路,设置静电隔离带,隔离带宽度≥1mm,内部布置接地过孔。同时,DRC 核查 PCB 的金属外壳、屏蔽罩的接地设计,屏蔽罩必须可靠接地,接地焊盘数量≥2 个,DRC 禁止屏蔽罩悬浮。禁止在静电敏感区域,布置长距离、无保护的走线,避免静电耦合干扰。


 作者:捷配 https://www.bilibili.com/read/cv45070353/?from=search&spm_id_from=333.337.0.0&opus_fallback=1 出处:bilibili

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