Qual é a relação entre a fiação da PCB, o furo passante e a capacidade de transporte de corrente?

A conexão elétrica entre os componentes do PCBA é obtida por meio de fiação de folha de cobre e orifícios passantes em cada camada.

A conexão elétrica entre os componentes do PCBA é obtida por meio de fiação de folha de cobre e orifícios passantes em cada camada. Devido aos diferentes produtos, diferentes módulos de diferentes tamanhos de corrente, para atingir cada função, os projetistas precisam saber se a fiação projetada e o furo passante podem transportar a corrente correspondente, a fim de atingir a função do produto, evitar o produto de queimar quando sobrecorrente.

Aqui apresentamos o projeto e o teste da capacidade de condução de corrente da fiação e dos orifícios de passagem na placa revestida de cobre FR4 e os resultados do teste. Os resultados do teste podem fornecer certas referências para projetistas no projeto futuro, tornando o projeto de PCB mais razoável e mais alinhado com os requisitos atuais.

A conexão elétrica entre os componentes do PCBA é obtida por meio de fiação de folha de cobre e orifícios passantes em cada camada.

No estágio atual, o principal material da placa de circuito impresso (PCB) é a placa revestida de cobre do FR4. A folha de cobre com pureza de cobre não inferior a 99,8% realiza a conexão elétrica entre cada componente no plano, e o furo passante (VIA) realiza a conexão elétrica entre a folha de cobre com o mesmo sinal no espaço.

Mas para saber como projetar a largura da folha de cobre, como definir a abertura do VIA, sempre projetamos por experiência.

A fim de tornar o projeto do layout mais razoável e atender aos requisitos, a capacidade de carga de corrente da folha de cobre com diferentes diâmetros de fio é testada e os resultados do teste são usados como referência para o projeto.

Análise de fatores que afetam a capacidade de suporte atual

O tamanho da corrente do PCBA varia de acordo com a função do módulo do produto, portanto, precisamos considerar se a fiação que atua como ponte pode suportar a corrente que passa. Os principais fatores que determinam a capacidade de carga atual são:

Espessura da folha de cobre, largura do fio, aumento de temperatura, revestimento através da abertura do furo. No projeto real, também precisamos considerar o ambiente do produto, a tecnologia de fabricação de PCB, a qualidade da placa e assim por diante.

1. Espessura da folha de cobre

No início do desenvolvimento do produto, a espessura da folha de cobre do PCB é definida de acordo com o custo do produto e o status atual do produto.

Geralmente, para produtos sem alta corrente, você pode escolher a camada superficial (interna) de folha de cobre com cerca de 17,5 μm de espessura:

Se o produto tiver parte de alta corrente, o tamanho da placa é suficiente, você pode escolher a camada superficial (interna) de cerca de 35μm de espessura de folha de cobre;

Se a maioria dos sinais no produto for de alta corrente, a camada interna de folha de cobre com cerca de 70μm de espessura deve ser selecionada.

Para PCB com mais de duas camadas, se a superfície e a folha de cobre interna usarem a mesma espessura e o mesmo diâmetro de fio, a capacidade de corrente da camada superficial será maior que a da camada interna.

Tomemos como exemplo o uso de folha de cobre de 35 μm para as camadas interna e externa do PCB: o circuito interno é laminado após a gravação, então a espessura da folha de cobre interna é de 35 μm.

Após a gravação do circuito externo, é necessário fazer furos. Como os furos após a perfuração não apresentam desempenho de conexão elétrica, é necessário o revestimento de cobre sem eletrólito, que é todo o processo de revestimento de cobre da placa, de modo que a folha de cobre superficial será revestida com uma certa espessura de cobre, geralmente entre 25μm e 35μm, portanto, a espessura real da folha de cobre externa é de cerca de 52,5 μm a 70 μm.

A uniformidade da folha de cobre varia de acordo com a capacidade dos fornecedores de placas de cobre, mas a diferença não é significativa, portanto a influência na carga atual pode ser ignorada.

2.Linha de arame

Depois que a espessura da folha de cobre é selecionada, a largura da linha torna-se a fábrica decisiva da capacidade de transporte de corrente.

Há um certo desvio entre o valor projetado da largura da linha e o valor real após a gravação. Geralmente, o desvio permitido é +10μm/-60μm. Como a fiação está gravada, haverá resíduos líquidos no canto da fiação, de modo que o canto da fiação geralmente se tornará o local mais fraco.

Desta forma, ao calcular o valor da carga atual de uma linha com canto, o valor da carga atual medido em uma linha reta deve ser multiplicado por (W-0,06) /W (W é a largura da linha, a unidade é mm).

3. Aumento de temperatura

Quando a temperatura sobe ou ultrapassa a temperatura TG do substrato, pode causar deformação do substrato, como empenamento e formação de bolhas, de modo a afetar a força de ligação entre a folha de cobre e o substrato. A deformação empenada do substrato pode levar à fratura.

Depois que a fiação do PCB passa pela grande corrente transitória, o local mais fraco da fiação da folha de cobre não pode aquecer o ambiente por um curto período de tempo, aproximando-se do sistema adiabático, a temperatura sobe acentuadamente, atinge o ponto de fusão do cobre e o fio de cobre é queimado .

4.Chapeamento através da abertura do furo

A galvanoplastia através de furos pode realizar a conexão elétrica entre diferentes camadas galvanizando cobre na parede do furo. Como se trata de revestimento de cobre para toda a placa, a espessura do cobre da parede do furo é a mesma para os furos passantes revestidos de cada abertura. A capacidade de condução de corrente de furos passantes revestidos com diferentes tamanhos de poros depende do perímetro da parede de cobre