ความสัมพันธ์ระหว่างการเดินสาย PCB, รูทะลุ และความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าคืออะไร?

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบต่างๆ บน PCBA ทำได้โดยการเดินสายด้วยฟอยล์ทองแดงและรูทะลุในแต่ละชั้น

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบต่างๆ บน PCBA ทำได้โดยการเดินสายด้วยฟอยล์ทองแดงและรูทะลุในแต่ละชั้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันโมดูลที่แตกต่างกันของขนาดกระแสที่แตกต่างกันเพื่อให้บรรลุแต่ละฟังก์ชั่นนักออกแบบจำเป็นต้องรู้ว่าสายไฟที่ออกแบบและรูผ่านสามารถพกพากระแสไฟฟ้าที่สอดคล้องกันเพื่อให้บรรลุการทำงานของผลิตภัณฑ์ป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ จากการเผาไหม้เมื่อมีกระแสเกิน

ต่อไปนี้จะแนะนำการออกแบบและการทดสอบความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าของสายไฟและรูทะลุบนแผ่นเคลือบทองแดง FR4 และผลการทดสอบ ผลการทดสอบสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับนักออกแบบในการออกแบบในอนาคตได้ ทำให้การออกแบบ PCB มีความสมเหตุสมผลและสอดคล้องกับข้อกำหนดในปัจจุบันมากขึ้น

ในปัจจุบัน วัสดุหลักของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คือแผ่นเคลือบทองแดงของ FR4 ฟอยล์ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์ของทองแดงไม่น้อยกว่า 99.8% รับรู้ถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างแต่ละส่วนประกอบบนเครื่องบิน และผ่านรู (VIA) รับรู้ถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างฟอยล์ทองแดงด้วยสัญญาณเดียวกันบนพื้นที่

แต่สำหรับวิธีการออกแบบความกว้างของฟอยล์ทองแดง วิธีกำหนดรูรับแสงของ VIA เราออกแบบจากประสบการณ์เสมอ

เพื่อให้การออกแบบเค้าโครงมีความสมเหตุสมผลมากขึ้นและตรงตามข้อกำหนด จึงมีการทดสอบความสามารถในการรองรับกระแสของฟอยล์ทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดต่างกัน และผลการทดสอบจะใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการออกแบบ

การวิเคราะห์ปัจจัยที่ส่งผลต่อความสามารถในการรองรับปัจจุบัน

ขนาดปัจจุบันของ PCBA จะแตกต่างกันไปตามฟังก์ชันโมดูลของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาว่าสายไฟที่ทำหน้าที่เป็นสะพานสามารถรับกระแสที่ไหลผ่านได้หรือไม่ ปัจจัยหลักที่กำหนดความสามารถในการรองรับปัจจุบันคือ:

ความหนาของฟอยล์ทองแดง ความกว้างของลวด อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การชุบผ่านรูรู ในการออกแบบจริง เรายังต้องพิจารณาสภาพแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีการผลิต PCB คุณภาพของแผ่น และอื่นๆ

1.ความหนาของฟอยล์ทองแดง

ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ความหนาของฟอยล์ทองแดงของ PCB จะถูกกำหนดตามต้นทุนผลิตภัณฑ์และสถานะปัจจุบันของผลิตภัณฑ์

โดยทั่วไป สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าสูง คุณสามารถเลือกชั้นพื้นผิว (ด้านใน) ของฟอยล์ทองแดงที่มีความหนาประมาณ 17.5μm ได้:

หากผลิตภัณฑ์มีกระแสไฟฟ้าสูงบางส่วน ขนาดแผ่นก็เพียงพอ คุณสามารถเลือกชั้นพื้นผิว (ด้านใน) ที่มีความหนาประมาณ 35μm ของฟอยล์ทองแดงได้

หากสัญญาณส่วนใหญ่ในผลิตภัณฑ์มีกระแสไฟสูง ต้องเลือกชั้นในของฟอยล์ทองแดงที่มีความหนาประมาณ 70μm

สำหรับ PCB ที่มีมากกว่าสองชั้น ถ้าพื้นผิวและฟอยล์ทองแดงด้านในใช้ความหนาเท่ากันและมีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดเท่ากัน ความจุกระแสไฟของชั้นพื้นผิวจะมากกว่าความจุกระแสไฟของชั้นใน

ใช้ฟอยล์ทองแดงขนาด 35μm สำหรับทั้งชั้นในและชั้นนอกของ PCB เป็นตัวอย่าง: วงจรด้านในจะเคลือบหลังจากการแกะสลัก ดังนั้นความหนาของฟอยล์ทองแดงด้านในคือ 35μm

หลังจากการแกะสลักวงจรด้านนอกแล้วจำเป็นต้องเจาะรู เนื่องจากรูหลังการเจาะไม่มีประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้าซึ่งเป็นกระบวนการชุบทองแดงทั้งแผ่น ดังนั้นฟอยล์ทองแดงที่พื้นผิวจะถูกเคลือบด้วยทองแดงบางความหนา โดยทั่วไประหว่าง 25μm ถึง 35μm ดังนั้นความหนาที่แท้จริงของฟอยล์ทองแดงด้านนอกคือประมาณ 52.5μm ถึง 70μm

ความสม่ำเสมอของฟอยล์ทองแดงจะแตกต่างกันไปตามกำลังการผลิตของซัพพลายเออร์แผ่นทองแดง แต่ความแตกต่างไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถละเลยอิทธิพลต่อโหลดปัจจุบันได้

2.สายลวด

หลังจากเลือกความหนาของฟอยล์ทองแดงแล้ว ความกว้างของเส้นจะกลายเป็นปัจจัยชี้ขาดของความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า

มีความเบี่ยงเบนบางอย่างระหว่างค่าที่ออกแบบของความกว้างของเส้นและค่าจริงหลังจากการแกะสลัก โดยทั่วไป ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้คือ +10μm/-60μm เนื่องจากการ อุปกรณ์สายไฟ ถูกแกะสลัก จะมีของเหลวตกค้างอยู่ที่มุม อุปกรณ์สายไฟ ดังนั้นมุม อุปกรณ์สายไฟ โดยทั่วไปจะกลายเป็นจุดอ่อนที่สุด

ด้วยวิธีนี้ เมื่อคำนวณค่าโหลดปัจจุบันของเส้นที่มีมุม ค่าโหลดปัจจุบันที่วัดบนเส้นตรงควรคูณด้วย (W-0.06) /W (W คือความกว้างของเส้น หน่วยเป็น มม.)

3.อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงหรือสูงกว่าอุณหภูมิ TG ของสารตั้งต้น อาจทำให้เกิดการเสียรูปของสารตั้งต้น เช่น การบิดงอและเกิดฟอง เพื่อส่งผลต่อแรงยึดเกาะระหว่างฟอยล์ทองแดงกับสารตั้งต้น การบิดงอของพื้นผิวอาจทำให้เกิดการแตกหักได้

หลังจากที่สายไฟ PCB ผ่านกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ชั่วคราว จุดอ่อนที่สุดของการเดินสายฟอยล์ทองแดงไม่สามารถให้ความร้อนกับสิ่งแวดล้อมได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งใกล้เคียงกับระบบอะเดียแบติก อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วถึงจุดหลอมเหลวของทองแดง และลวดทองแดงถูกเผา .

4.การชุบผ่านรูรู

การชุบด้วยไฟฟ้าผ่านรูสามารถรับรู้ถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นต่างๆ โดยการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าบนผนังรู เนื่องจากเป็นการชุบทองแดงทั้งแผ่น ความหนาของทองแดงของผนังรูจึงเท่ากันสำหรับการชุบทะลุรูของแต่ละรูรับแสง ความสามารถในการรับกระแสไฟของการชุบทะลุรูที่มีขนาดรูพรุนต่างกันจะขึ้นอยู่กับเส้นรอบวงของผนังทองแดง