Какова связь между проводкой печатной платы, сквозным отверстием и допустимой токовой нагрузкой?

Электрическое соединение между компонентами на печатной плате достигается с помощью проводов из медной фольги и сквозных отверстий на каждом слое.

Электрическое соединение между компонентами на печатной плате достигается с помощью проводов из медной фольги и сквозных отверстий на каждом слое. Из-за различных продуктов, разных модулей с разной силой тока, для достижения каждой функции проектировщикам необходимо знать, могут ли спроектированная проводка и сквозное отверстие пропускать соответствующий ток, чтобы достичь функции продукта, предотвратить его от возгорания при перегрузке по току.

Здесь представлены проектирование и испытание допустимой нагрузки по току проводов и проходных отверстий на медной пластине FR4, а также результаты испытаний. Результаты испытаний могут дать разработчикам определенные рекомендации при разработке будущих проектов, что сделает проектирование печатных плат более разумным и более соответствующим текущим требованиям.

На современном этапе основным материалом печатной платы (ПП) является омедненная пластина FR4. Медная фольга чистотой меди не менее 99,8% реализует электрическую связь между каждым компонентом на плоскости, а сквозное отверстие (VIA) реализует электрическую связь между медной фольгой с одинаковым сигналом на пространстве.

Но то, как определить ширину медной фольги, как определить апертуру VIA, мы всегда проектируем на основе опыта.

Чтобы сделать проектирование компоновки более разумным и отвечающим требованиям, проверяется допустимая нагрузка по току медной фольги с проводами различного диаметра, и результаты испытаний используются в качестве основы для проектирования.

Анализ факторов, влияющих на текущую пропускную способность

Текущий размер печатной платы зависит от функции модуля продукта, поэтому нам необходимо учитывать, может ли проводка, действующая как мост, выдерживать проходящий ток. Основными факторами, определяющими текущую пропускную способность, являются:

Толщина медной фольги, ширина проволоки, повышение температуры, покрытие сквозного отверстия. При фактическом проектировании нам также необходимо учитывать среду продукта, технологию производства печатных плат, качество пластин и так далее.

1. Толщина медной фольги

В начале разработки продукта толщина медной фольги печатной платы определяется в зависимости от стоимости продукта и текущего статуса продукта.

Как правило, для изделий без сильного тока вы можете выбрать поверхностный (внутренний) слой медной фольги толщиной около 17,5 мкм:

Если продукт имеет часть сильного тока, размера пластины достаточно, вы можете выбрать поверхностный (внутренний) слой медной фольги толщиной около 35 мкм;

Если большинство сигналов в изделии являются сильноточными, необходимо выбрать внутренний слой медной фольги толщиной около 70 мкм.

Для печатной платы с более чем двумя слоями, если поверхность и внутренняя медная фольга имеют одинаковую толщину и одинаковый диаметр провода, то пропускная способность поверхностного слоя больше, чем внутреннего слоя.

В качестве примера возьмем медную фольгу толщиной 35 мкм как для внутреннего, так и для внешнего слоев печатной платы: внутренняя схема ламинируется после травления, поэтому толщина внутренней медной фольги составляет 35 мкм.

После травления внешней схемы необходимо просверлить отверстия. Поскольку отверстия после сверления не обладают характеристиками электрического соединения, необходимо выполнить химическое меднение, которое представляет собой весь процесс меднения пластины, поэтому поверхность медной фольги будет покрыта медью определенной толщины, обычно от 25 мкм до 35 мкм. поэтому фактическая толщина внешней медной фольги составляет от 52,5 до 70 мкм.

Однородность медной фольги варьируется в зависимости от мощности поставщиков медных пластин, но разница незначительна, поэтому влияние на токовую нагрузку можно игнорировать.

2.Проводная линия

После того, как толщина медной фольги выбрана, ширина линии становится решающим фактором пропускной способности по току.

Существует определенное отклонение между расчетным значением ширины линии и фактическим значением после травления. Обычно допустимое отклонение составляет +10 мкм/-60 мкм. Поскольку проводка протравлена, в углах проводки останутся остатки жидкости, поэтому угол проводки обычно становится самым слабым местом.

Таким образом, при расчете текущего значения нагрузки линии с углом текущее значение нагрузки, измеренное на прямой, следует умножить на (W-0,06)/W (W – ширина линии, единица измерения – мм).

3. Повышение температуры

Когда температура поднимается до температуры ТГ подложки или превышает ее, это может вызвать деформацию подложки, такую как коробление и пузырение, что повлияет на силу сцепления между медной фольгой и подложкой. Деформация подложки может привести к ее разрушению.

После того, как проводка печатной платы проходит переходный большой ток, самое слабое место проводки из медной фольги не может на короткое время нагреваться до окружающей среды, приближаясь к адиабатической системе, температура резко возрастает, достигает точки плавления меди, и медный провод сгорает. .

4.Покрытие сквозного отверстия

Гальваника через отверстия позволяет реализовать электрическое соединение между различными слоями путем нанесения гальванического покрытия меди на стенку отверстия. Поскольку это меднение всей пластины, толщина меди на стенке отверстия одинакова для сквозных отверстий каждого отверстия. Токопроводящая способность металлизированных сквозных отверстий с различным размером пор зависит от периметра медной стенки.