Welcher Zusammenhang besteht zwischen Leiterplattenverdrahtung, Durchgangsbohrung und Strombelastbarkeit?

Die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten auf der PCBA wird durch Kupferfolienverdrahtung und Durchgangslöcher auf jeder Schicht erreicht.

Die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten auf der PCBA wird durch Kupferfolienverdrahtung und Durchgangslöcher auf jeder Schicht erreicht. Aufgrund der unterschiedlichen Produkte und unterschiedlichen Module mit unterschiedlicher Stromgröße müssen Designer zur Erzielung jeder Funktion wissen, ob die entworfene Verkabelung und das Durchgangsloch den entsprechenden Strom führen können, um die Funktion des Produkts zu erreichen und das Produkt zu verhindern vor dem Verbrennen bei Überstrom.

Hier werden das Design und die Prüfung der Strombelastbarkeit von Verdrahtungs- und Durchgangslöchern auf FR4-kupferbeschichteten Platten sowie die Prüfergebnisse vorgestellt. Die Testergebnisse können den Designern beim zukünftigen Design eine gewisse Orientierung bieten, wodurch das PCB-Design sinnvoller wird und den aktuellen Anforderungen besser entspricht.

Die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten auf der PCBA wird durch Kupferfolienverdrahtung und Durchgangslöcher auf jeder Schicht erreicht.

Gegenwärtig ist das Hauptmaterial von Leiterplatten (PCB) die kupferbeschichtete FR4-Platte. Die Kupferfolie mit einer Kupferreinheit von nicht weniger als 99,8 % stellt die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten auf der Ebene her, und das Durchgangsloch (VIA) stellt die elektrische Verbindung zwischen der Kupferfolie mit demselben Signal im Raum her.

Aber was die Gestaltung der Breite der Kupferfolie und die Definition der VIA-Apertur angeht, stützen wir uns beim Entwerfen immer auf unsere Erfahrung.

Um das Layoutdesign sinnvoller zu gestalten und den Anforderungen gerecht zu werden, wird die Strombelastbarkeit von Kupferfolie mit unterschiedlichen Drahtdurchmessern getestet und die Testergebnisse als Referenz für das Design verwendet.

Analyse von Faktoren, die die Stromtragfähigkeit beeinflussen

Die aktuelle Größe der PCBA hängt von der Modulfunktion des Produkts ab. Daher müssen wir prüfen, ob die Verkabelung, die als Brücke fungiert, den durchfließenden Strom aushalten kann. Die wichtigsten Faktoren, die die aktuelle Tragfähigkeit bestimmen, sind:

Dicke der Kupferfolie, Drahtbreite, Temperaturanstieg, Plattierung durch Lochöffnung. Beim eigentlichen Design müssen wir auch die Produktumgebung, die PCB-Herstellungstechnologie, die Plattenqualität usw. berücksichtigen.

1. Dicke der Kupferfolie

Zu Beginn der Produktentwicklung wird die Dicke der Kupferfolie der Leiterplatte entsprechend den Produktkosten und dem aktuellen Status des Produkts festgelegt.

Im Allgemeinen können Sie für Produkte ohne Hochstrom eine Oberflächenschicht (Innenschicht) aus Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 17,5 μm wählen:

Wenn das Produkt einen Teil des Hochstroms hat, reicht die Plattengröße aus, Sie können die Oberflächenschicht (Innenschicht) mit einer Dicke von etwa 35 μm aus Kupferfolie wählen;

Wenn es sich bei den meisten Signalen im Produkt um Hochstromsignale handelt, muss die innere Schicht aus Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 70 μm ausgewählt werden.

Bei Leiterplatten mit mehr als zwei Schichten ist die Stromtragfähigkeit der Oberflächenschicht größer als die der Innenschicht, wenn die Oberfläche und die innere Kupferfolie die gleiche Dicke und den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen.

Nehmen wir als Beispiel die Verwendung von 35 μm Kupferfolie sowohl für die Innen- als auch für die Außenschicht einer Leiterplatte: Der innere Schaltkreis wird nach dem Ätzen laminiert, sodass die Dicke der inneren Kupferfolie 35 μm beträgt.

Nach dem Ätzen des äußeren Stromkreises müssen Löcher gebohrt werden. Da die Löcher nach dem Bohren keine elektrische Verbindungsleistung aufweisen, ist eine stromlose Verkupferung erforderlich, bei der es sich um den gesamten Verkupferungsprozess der Platte handelt, sodass die Oberflächenkupferfolie mit einer bestimmten Kupferdicke beschichtet wird, im Allgemeinen zwischen 25 μm und 35 μm. Die tatsächliche Dicke der äußeren Kupferfolie beträgt also etwa 52,5 μm bis 70 μm.

Die Gleichmäßigkeit der Kupferfolie variiert mit der Kapazität der Kupferplattenlieferanten, der Unterschied ist jedoch nicht signifikant, sodass der Einfluss auf die Strombelastung vernachlässigt werden kann.

2.Drahtleitung

Nach Auswahl der Kupferfoliendicke wird die Leitungsbreite zum entscheidenden Faktor für die Strombelastbarkeit.

Es gibt eine gewisse Abweichung zwischen dem geplanten Wert der Linienbreite und dem tatsächlichen Wert nach dem Ätzen. Im Allgemeinen beträgt die zulässige Abweichung +10 μm/-60 μm. Da die Verkabelung geätzt ist, bleiben Flüssigkeitsrückstände in der Verkabelungsecke zurück, sodass die Verkabelungsecke im Allgemeinen zur schwächsten Stelle wird.

Auf diese Weise sollte bei der Berechnung des aktuellen Belastungswerts einer Linie mit Ecke der auf einer geraden Linie gemessene aktuelle Belastungswert mit (W-0,06)/W multipliziert werden (W ist die Linienbreite, die Einheit ist mm).

3. Temperaturanstieg

Wenn die Temperatur auf oder über die TG-Temperatur des Substrats ansteigt, kann es zu einer Verformung des Substrats, wie z. B. Verziehen und Blasenbildung, kommen, wodurch die Bindungskraft zwischen der Kupferfolie und dem Substrat beeinträchtigt wird. Die Verformung des Untergrundes kann zum Bruch führen.

Nachdem die Leiterplattenverkabelung den transienten großen Strom durchgelassen hat, kann sich die schwächste Stelle der Kupferfolienverkabelung für kurze Zeit nicht an die Umgebung erwärmen, was dem adiabatischen System nahekommt, die Temperatur stark ansteigt, den Schmelzpunkt von Kupfer erreicht und der Kupferdraht verbrannt wird .

4.Durchkontaktierung der Lochöffnung

Durch das Galvanisieren von Durchgangslöchern kann die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Schichten durch Galvanisieren von Kupfer an der Lochwand realisiert werden. Da die gesamte Platte verkupfert wird, ist die Kupferdicke der Lochwand für die durchkontaktierten Löcher jeder Öffnung gleich. Die Stromtragfähigkeit von durchkontaktierten Löchern mit unterschiedlichen Porengrößen hängt vom Umfang der Kupferwand ab