Jaki jest związek między okablowaniem PCB, otworem przelotowym i obciążalnością prądową?

Połączenie elektryczne pomiędzy komponentami PCBA uzyskuje się poprzez okablowanie z folii miedzianej i otwory przelotowe w każdej warstwie.

Połączenie elektryczne pomiędzy komponentami PCBA uzyskuje się poprzez okablowanie z folii miedzianej i otwory przelotowe w każdej warstwie. Ze względu na różne produkty, różne moduły o różnej wielkości prądu, aby osiągnąć każdą funkcję, projektanci muszą wiedzieć, czy zaprojektowane okablowanie i otwór przelotowy mogą przenosić odpowiedni prąd, aby osiągnąć funkcję produktu, zapobiec produktowi przed spaleniem w przypadku przetężenia.

Tutaj przedstawiono projekt i badanie obciążalności prądowej przewodów i otworów przelotowych na płycie pokrytej miedzią FR4 oraz wyniki testów. Wyniki testów mogą stanowić pewne odniesienie dla projektantów przy przyszłym projektowaniu, dzięki czemu projekt PCB będzie bardziej rozsądny i zgodny z bieżącymi wymaganiami.

Połączenie elektryczne pomiędzy komponentami PCBA uzyskuje się poprzez okablowanie z folii miedzianej i otwory przelotowe w każdej warstwie.

Na obecnym etapie głównym materiałem płytki drukowanej (PCB) jest pokryta miedzią płyta FR4. Folia miedziana o czystości miedzi nie mniejszej niż 99,8% realizuje połączenie elektryczne pomiędzy każdym elementem na płaszczyźnie, a otwór przelotowy (VIA) realizuje połączenie elektryczne pomiędzy folią miedzianą z tym samym sygnałem w przestrzeni.

Ale to, jak zaprojektować szerokość folii miedzianej, jak zdefiniować aperturę VIA, zawsze projektujemy na podstawie doświadczenia.

Aby projekt układu był bardziej rozsądny i spełniał wymagania, testowana jest obciążalność prądowa folii miedzianej o różnych średnicach drutu, a wyniki testów służą jako odniesienie do projektu.

Analiza czynników wpływających na obciążalność prądową

Obecny rozmiar PCBA różni się w zależności od funkcji modułu produktu, dlatego musimy rozważyć, czy okablowanie pełniące rolę mostu wytrzyma przepływający prąd. Głównymi czynnikami determinującymi obciążalność prądową są:

Grubość folii miedzianej, szerokość drutu, wzrost temperatury, poszycie przez otwór otworu. W rzeczywistym projekcie musimy również wziąć pod uwagę środowisko produktu, technologię produkcji PCB, jakość płyty i tak dalej.

1. Grubość folii miedzianej

Na początku opracowywania produktu grubość folii miedzianej PCB jest określana na podstawie kosztu produktu i aktualnego stanu produktu.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku produktów bez dużego prądu można wybrać wierzchnią (wewnętrzną) warstwę folii miedzianej o grubości około 17,5 μm:

Jeśli produkt ma część wysokiego prądu, rozmiar płyty jest wystarczający, możesz wybrać warstwę powierzchniową (wewnętrzną) o grubości około 35 μm folii miedzianej;

Jeśli większość sygnałów w produkcie ma charakter wysokoprądowy, należy wybrać wewnętrzną warstwę folii miedzianej o grubości około 70 μm.

W przypadku PCB z więcej niż dwiema warstwami, jeśli powierzchnia i wewnętrzna folia miedziana mają tę samą grubość i tę samą średnicę drutu, obciążalność prądowa warstwy powierzchniowej jest większa niż warstwy wewnętrznej.

Jako przykład weźmy folię miedzianą o grubości 35 μm zarówno do wewnętrznej, jak i zewnętrznej warstwy PCB: obwód wewnętrzny jest laminowany po wytrawieniu, więc grubość wewnętrznej folii miedzianej wynosi 35 μm.

Po wytrawieniu obwodu zewnętrznego należy wywiercić otwory. Ponieważ otwory po wierceniu nie mają właściwości połączeń elektrycznych, konieczne jest miedziowanie bezprądowe, co stanowi cały proces miedziowania blachy, tak aby powierzchnia folii miedzianej została pokryta miedzią o określonej grubości, zwykle od 25 μm do 35 μm, więc rzeczywista grubość zewnętrznej folii miedzianej wynosi około 52,5 μm do 70 μm.

Jednorodność folii miedzianej różni się w zależności od wydajności dostawców blachy miedzianej, ale różnica nie jest znacząca, więc wpływ na obciążenie prądowe można zignorować.

2.Linia drutu

Po wybraniu grubości folii miedzianej szerokość linii staje się decydującą fabryką obciążalności prądowej.

Istnieje pewne odchylenie pomiędzy projektowaną wartością szerokości linii a rzeczywistą wartością po wytrawieniu. Generalnie dopuszczalne odchylenie wynosi +10μm/-60μm. Ponieważ okablowanie jest wytrawione, w narożniku okablowania będą znajdować się pozostałości cieczy, więc narożnik z okablowaniem będzie zazwyczaj najsłabszym miejscem.

W ten sposób przy obliczaniu aktualnej wartości obciążenia linii z narożnikiem, aktualną wartość obciążenia mierzoną na linii prostej należy pomnożyć przez (W-0,06) /W (W to szerokość linii, jednostką jest mm).

3. Wzrost temperatury

Gdy temperatura wzrośnie do temperatury TG podłoża lub będzie wyższa od niej, może to spowodować odkształcenie podłoża, takie jak wypaczenie i pęcherzykowanie, co wpłynie na siłę wiązania pomiędzy folią miedzianą a podłożem. Odkształcenie wypaczające podłoża może prowadzić do pęknięć.

Po tym, jak okablowanie PCB przejdzie przez przejściowy duży prąd, najsłabsze miejsce okablowania z folii miedzianej nie może nagrzać się do otoczenia przez krótki czas, zbliżając się do układu adiabatycznego, temperatura gwałtownie wzrasta, osiąga temperaturę topnienia miedzi, a drut miedziany zostaje spalony .

4.Poszycie poprzez otwór przelotowy

Galwanizacja przez otwory może realizować połączenie elektryczne pomiędzy różnymi warstwami poprzez galwanizację miedzi na ścianie otworu. Ponieważ cała płyta jest pokryta miedzią, grubość miedzi w ścianie otworu jest taka sama dla platerowanych otworów przelotowych każdego otworu. Obciążalność prądowa platerowanych otworów przelotowych o różnych rozmiarach porów zależy od obwodu miedzianej ściany