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每一个mil都值得被认真对待：PCB设计中的单位与尺寸实战指南

你有没有遇到过这样的情况？

辛辛苦苦画完一块四层板，生成Gerber文件发给厂家，结果收到回复：“贵司设计的最小线距为3.9 mil，我厂最小能力为6 mil，无法生产。”

或者更糟——板子做出来了，元器件焊不上去。一查封装，原来是下载的库用的是mm，而你以为是mil，焊盘位置偏移了整整40倍。

这不是段子，这是很多新手工程师踩过的“血泪坑”。

在PCB Layout的世界里，单位和尺寸不是小事，它们是连接图纸与实物、设计与制造之间的桥梁。桥塌了，再漂亮的原理图也只是纸上谈兵。

今天我们就来聊聊这个看似基础、实则致命的关键环节：PCB设计中的单位体系与关键尺寸规范。不讲虚的，只说你在实际项目中必须掌握的硬核知识。

为什么是mil？不是mm？

刚入门时，很多人会问：中国用公制，为什么不直接用毫米（mm）做PCB设计？

答案很简单：行业惯性 + 工程便利性。

mil到底是什么？

• 1 mil = 0.001 英寸 ≈ 0.0254 mm
• 它不是一个国际单位，但在全球PCB制造业中却是事实上的“通用语言”

举个例子：

常见的线宽/间距标准是6 mil、8 mil、10 mil……这些数字干净利落。

如果换成毫米呢？那就是 0.1524 mm、0.2032 mm、0.254 mm —— 写起来累，读起来烦，还容易出错。

EDA工具虽然支持双单位显示（比如Altium Designer可以同时显示mil和mm），但底层处理、光绘输出、制造设备解析，大多以mil为基本操作单位。

更关键的是：大多数PCB厂商的技术文档、工艺能力表、DFM建议书，都是以mil为主单位写的。

所以，哪怕你是中国人，在做PCB Layout时，也得学会“用美式思维思考”。

✅建议：统一使用 mil 作为主单位，辅以 mm 参考，避免混用导致误解。

关键尺寸怎么定？别拍脑袋！

很多初学者画板子时，走线随便拉，焊盘照搬网上库，过孔默认设置……直到DRC报错才回头改。

其实，每一个尺寸都有其工程依据。我们来看几个最核心的参数。

1. 线宽与线距：不只是“能通就行”

先搞清两个概念：

• 线宽（Track Width）：决定电流承载能力和阻抗
• 线距（Clearance）：影响电气隔离、防短路、耐压性能

这两者合起来，叫“线宽/间距组合”，直接决定了你的板子属于哪个工艺等级。

📌 提示：主流PCB厂的常规能力是6 mil线宽/间距。低于这个值，属于高精度加工，成本翻倍。

电流怎么算？

别再凭感觉加粗电源线了！有个经验公式你可以记下来：

在1 oz铜厚下，每10 mil线宽 ≈ 承载1A电流（温升约10°C）

也就是说：
- 走500mA电源？至少3 mil就够了
- 走2A大电流？建议 ≥20 mil
- 地线尽量铺铜，别吝啬空间

另外，高速信号如USB差分对、DDR数据线，必须保持恒定线宽以维持特征阻抗（通常是90Ω或100Ω）。这时候别说“差不多就行”，差1 mil都可能导致信号反射严重。

🔧 实战技巧：在EDA软件中提前设置Design Rules，按网络分类定义规则。例如：

Power_Net: Width = 20 mil, Clearance = 8 mil HighSpeed_Net: Width = 5 mil, Differential Pair = 100Ω ±10% Default: Width = 6 mil, Clearance = 6 mil

让工具帮你盯住每一根线。

2. 焊盘尺寸：太大浪费空间，太小焊接失败

焊盘不是越大越好，也不是越小越密越好。它要满足三个条件：

1. 能可靠焊接
2. 能承受组装应力
3. 不影响周边布线密度

插件元件（THT）怎么设？

常见直插电阻、电容引脚直径一般为0.5~0.6 mm。对应的钻孔建议为0.8 mm（≈31.5 mil），留出0.2~0.3 mm电镀余量。

焊盘外径通常做到1.2~1.6 mm（≈47~63 mil），确保有足够的环形铜包围通孔。

IPC-J-STD-001标准规定：焊盘边缘应至少超出钻孔0.1 mm（4 mil）以上，否则容易出现“破环”或“断颈”缺陷。

贴片元件（SMD）呢？

像0805、0603这类常见封装，推荐直接参考IPC标准焊盘。

比如0805：
- 封装尺寸：2.0 mm × 1.25 mm
- 焊盘建议：长向延伸0.3~0.4 mm → 实际焊盘约2.6×1.0 mm
- 换算成mil就是：102×40 mil

📌 特别提醒：BGA封装尤其敏感。球间距0.5 mm以下的基本都要走HDI流程，且常采用via-in-pad（过孔在焊盘上）技术，必须塞孔+电镀填平，否则回流焊时锡膏会从孔里漏掉！

3. 过孔尺寸：别小看这一个小洞

过孔是用来跨层导通的“电梯”。但它占地方、影响阻抗、还会引入寄生电感。

所以原则是：够用就行，越小越好。

💡 小知识：一个0.3 mm通孔，在6层板上会贯穿所有层；但如果只连接L1-L2，完全可以用盲孔替代，节省内层空间，提升布线效率。

高频设计中更要小心：过孔stub（残桩）会引起信号反射。解决办法是做背钻（back-drilling）或直接用微过孔减少层数穿透。

电源网络怎么办？别只打一个过孔！多个并联过孔能显著降低感抗，提高去耦效果。GND平面尤其如此，越多越好。

4. 安全间距：关乎产品能不能上市

如果你做的产品要过UL、CE认证，这一节请重点标记。

安全间距分两种：

• 电气间隙（Air Gap）：空气中两点间的最短距离
• 爬电距离（Creepage Distance）：沿绝缘材料表面的最短路径

举个例子：两个高压焊盘相距5 mm空气距离，但中间没开槽，表面路径也是5 mm → 爬电距离=5 mm。
如果中间切个槽，表面路径变成8 mm → 爬电距离=8 mm，安全性提升。

根据IPC-2221B标准，不同工作电压对应不同的最小要求：

⚠️ 注意事项：
- 交流电压按峰值计算（如AC 220V ≈ 311V峰值）
- 潮湿、灰尘环境需加大爬电距离（污染等级Ⅱ级以上）
- 可通过开槽、加阻焊坝、涂三防漆等方式增强绝缘

实践中常见的做法：
- 高压区域设置Keep-out Zone，禁止其他信号穿越
- 强弱电之间开隔离槽
- 添加丝印警告标识：“HIGH VOLTAGE DANGER”

从原理图到Gerber：一个完整的实战流程

我们把前面的知识串起来，走一遍真实的设计流程。

第一步：新建项目，锁定单位

打开Altium Designer/KiCad/Cadence，第一件事不是画图，而是确认单位系统。

以Altium为例：

Project → Properties → Default Units → 设置为 "Imperial (mil)"

别跳过这步！否则后续导入库可能出问题。

第二步：创建或验证封装库

所有焊盘坐标、外形尺寸必须基于统一单位。

例如SOT-23封装：
- 引脚间距：95 mil
- 焊盘尺寸：25×50 mil
- 外形轮廓：标注在Mechanical层

❗重要提示：任何第三方库都要先检查单位属性。曾经有人把mm当mil用，结果SOT-23焊盘间距变成了95 mm——比手机还宽！

第三步：布局前设定网格

合理使用网格，能让元件对齐整齐、布线规整。

推荐设置：
- 主布局网格：25 mil 或 50 mil（兼容多数IC引脚间距）
- 局部微调：切换至1~5 mil精细网格
- BGA区域：根据球间距设定专用网格（如1 mm BGA可用25 mil网格辅助定位）

第四步：布线前配置设计规则

别等到最后才跑DRC！应该一开始就设好约束。

进入Design → Rules，添加以下规则：

[Electrical] - Clearance: 6 mil (default), 10 mil for High Voltage nets [Routing] - Width: 6 mil (signal), 20 mil (power) - Via Size: 0.3 mm hole / 0.6 mm pad - Differential Pairs: 5 mil width, 100Ω impedance [High Speed] - Length Matching: ±50 mil tolerance

这样每画一根线，系统都会实时检测是否合规。

第五步：DRC检查 + 制造协同

布完线后运行DRC，重点关注：
- 是否存在<6 mil的非法间距？
- 过孔是否超出厂家能力？
- 有没有未连接的飞线？

然后准备输出Gerber文件。记得在压缩包里附一份README.txt，写清楚：

Design Units: mil Layer Stack: 4-layer FR-4, 1.6 mm thickness Min Feature: 6 mil line/space Via: 0.3 mm drill, 0.6 mm pad Special Notes: Keep-out zone in HV area, slot cut between L1 pads

让工厂一眼看懂你的设计意图。

新手最容易踩的两个坑

❌ 坑一：单位混乱，封装错位

某工程师从GitHub下载了一个STM32封装，原作者用的是mm单位，但他以为是mil，导入后未做缩放，导致整个MCU焊盘放大近40倍。

后果：PCB做出来，芯片根本放不进去。

✅ 解法：
- 所有外部库导入前，先查看原始文档说明
- 使用测量工具对比典型间距（如0.5 mm pitch = 19.7 mil）
- 必要时进行整体缩放（Scale功能）

❌ 坑二：盲目追求高密度，忽略制造能力

某学生设计蓝牙模块，走线全部设为4 mil，自认为很“高端”。结果合作小厂反馈：“我们最小只能做6 mil。”

后果：要么重画，要么换厂加钱。

✅ 解法：
- 项目启动前先获取PCB厂的工艺能力表（Process Capability Sheet）
- 明确知道他们能做到的最小线宽、最小过孔、最小焊盘
- 把这些参数写入Design Rules，让工具帮你卡住底线

最后的忠告：细节决定成败

PCB设计不像写代码，错了还能热更新。一旦投板，就是真金白银的成本。

而所有的大问题，往往始于一个小数点的疏忽。

当你在画线的时候，请记住：
- 那条6 mil的走线，可能是电源主干道
- 那个0.3 mm的过孔，会影响整个系统的信号质量
- 那一点没拉开的间距，可能让产品通不过安规认证

所以，请认真对待每一个mil。

建立自己的标准化流程：
- 统一单位（推荐mil）
- 自建可信赖的封装库
- 提前设置Design Rules
- 输出文档清晰标注

把这些变成习惯，你离专业硬件工程师的距离，就只差一次成功的量产了。

如果你正在学习PCB设计，欢迎收藏本文，并在评论区分享你曾经因为单位或尺寸犯过的“经典错误”——我们一起避坑，一起成长。