PCB-Neuigkeiten - Berechnung des Widerstands in Leiterplatten

Dieser Artikel wird die Verwendung der Beziehung zwischen der Drahtgröße und der Größe der Leiterplattenverbindungsleitung im PCB-Design sowie die funktionale Beziehung zwischen dem Widerstand und der Größe und Temperatur vorstellen, um den Widerstand der Verbindungsleitung zu berechnen.

Eine große Menge an Informationen über die elektrischen Parameter des Drahtes (normalerweise Drahtmaß genannt) in Bezug auf die Größe kann aus verschiedenen Publikationen und Handbüchern bezogen werden. Aber wie man diese Informationen verwendet, um die Parameter der Leiterplattenanschlussleitung zu analysieren, ist knapp. Im Folgenden wird die Beziehung zwischen der Drahtgröße und dem Bereich des Verbindungsdrahtes vorgestellt und wie die Funktion des Widerstands des Verbindungsdrahtes und der Größe und Temperatur verwendet werden kann.

Hintergrundinformationen

Es gibt keine spezifische Definition dieser Schritte in allen Materialien, aber eine Sache ist konsistent: Spezifikation 0000 (4/0), sein Durchmesser ist definiert als 0.4600 Zoll; Spezifikation 36, sein Durchmesser ist 0.0050 Zoll. Die geometrischen Abmessungen anderer Spezifikationen liegen zwischen zwei Punkten. Wenn diese Größen gleichmäßig verteilt sind, kann das Verhältnis zwischen zwei benachbarten Durchmessern durch die folgende Formel ermittelt werden (Hinweis: Zwischen Größe 0000 und Größe 36 liegen 39-Stufen).

Tatsächlich ist der Durchmesser jeder Spezifikation nicht gleichmäßig verteilt. Das Verhältnis zwischen zwei benachbarten Durchmessern in der Tabelle ist dem Berechnungsergebnis dieser Formel sehr ähnlich, aber nach mehreren Ebenen wird es eine große Abweichung aufgrund der Ansammlung von Fehlern geben, so dass der berechnete Wert mit der obigen Formel ein Näherungswert und nicht ein tatsächlicher Wert ist.

Berechnungsgleichung

In der Grafik des Durchmessers, des gemeinsamen Logarithmus des Durchmessers und des Drahtmessers kann man sehen, dass das Durchmesserwachstum eine bestimmte Regel hat, und die Kurve des Logarithmus des Drahtdurchmessers und des Drahtmessers ist fast eine gerade Linie. Die Gleichung dieser Kurve ist: Spezifikation = -9.6954-19.8578*Log10(d), wobei d der Durchmesser des Drahtes in Zoll ist.

Der Querschnitt der Leiterplattenanschlussleitung ist rechteckig statt kreisförmig. Daher ist die Gleichung, die die Querschnittsfläche als Variable definieren kann, wie folgt: Spezifikation.1.08 0.10*Log10 (l/a), wobei a die Querschnittsfläche und die Einheit quadratische Zoll ist.

Wenn die Querschnittsfläche des Drahtes bekannt ist, kann die äquivalente Drahtgröße durch die obige Formel berechnet werden. Im Gegenteil, wenn die Drahtgröße bekannt ist, kann die Querschnittsfläche des Verbindungsdrahts durch die folgende Formel berechnet werden: Fläche l/(10*Spezifikation-10.8))

Drahtwiderstand

Einige Parameterwerte verwandter Spezifikationen werden oft in der Drahtspezifikationstabelle angegeben. Durch diese Parameterwerte kann der Widerstand einer bestimmten Drahtlänge abgeschätzt werden. Die Berechnung des Widerstands des Anschlussdrahtes ist etwas komplizierter als die Berechnung des Widerstands des Drahtes. Jedes Metall hat einen Widerstand (manchmal auch charakteristischer Widerstand genannt). Die Beziehung zwischen Widerstand, Drahtlänge, Querschnittsfläche und Widerstand ist: R=ρ*l/a

wobei R der Widerstand in Ohms ist, l die Länge des Drahtes und a die Querschnittsfläche. Die Widerstandseinheiten werden durch Ohms und Längeneinheiten dargestellt. Der Widerstand von reinem Kupfer ist normalerweise: ρ=1.724 (microohm-cm) oder ρ=0.6788 (microohm-cm)

Verwenden Sie diesen Parameter, um den Widerstand eines beliebigen Kupferanschlussdrahtes zu berechnen, d.h. teilen Sie den Widerstand durch die Querschnittsfläche des Anschlussdrahtes und multiplizieren Sie ihn mit der Länge des Anschlussdrahtes. Aber es muss beachtet werden, dass sich der Widerstand mit der Temperatur ändert, und der Widerstand, der normalerweise gegeben wird, ist der Widerstand bei 20°C. Daher ist der mit dem Widerstand berechnete Widerstandswert der Widerstand bei einer Umgebungstemperatur von 20°C.

Der Widerstand des Anschlussdrahtes nimmt mit der Temperatur zu. Ein Parameter namens "Temperaturkoeffizient des Widerstands" kann die Größe dieser Änderung angeben. Der Einfluss dieses Parameters auf den Widerstand kann mit folgender Formel berechnet werden: R2/R1.1 0.00393*(T2 -T1)

wobei R1 und T1 der Bezugswiderstand und die Bezugstemperatur sind (Einheit: °C). T2 ist die neue Temperatur und R2 ist der Widerstand bei der neuen Temperatur.

Lötschicht

Lassen Sie uns schließlich die Änderung der Lötschicht auf den Widerstand des Verbindungsdrahts analysieren. Der Widerstand eines jeden Leiters ist eine Funktion seines Widerstands, und der Verbindungsdraht und die Lötschicht können als parallele Leiter in der Analyse betrachtet werden. Unter der Annahme, dass die Lötschicht und der Verbindungsdraht die gleiche Breite und Länge haben, muss nur die Dicke des Verbindungsdrahts und der Lötschicht berücksichtigt werden.

Der elektrische Widerstand von Kupfer ist 1,724 Mikroohm-cm, während der elektrische Widerstand von Zinn 11,5 Mikroohm-cm ist, der 6,7-mal höher als Kupfer ist. Der elektrische Widerstand von Blei ist 22 Mikroohm-cm, der etwa 13-mal höher als Kupfer ist. Entsprechend dem Gehaltsverhältnis von Zinn und Blei im Lot ist daher der Widerstand der Lötschicht etwa 10-mal höher als der des Kupferverbindungsdrahts gleicher Dicke.

Da die Größe des Shunts zwischen den Leitern umgekehrt proportional zum Widerstand ist, fließt etwa 90% des Stroms durch den Kupferdraht unter der gleichen Dicke des Kupferdrahts und der Lötschicht (der verbleibende Strom fließt durch die Lötschicht). Daher kann der Einfluss der Lötschicht auf den Widerstand und Spannungsabfall des Anschlussdrahts bei ungenauen Messungen in der Regel ignoriert werden.

Das obige ist die Einführung in die Berechnung des Schaltungswiderstands der Leiterplatte. Ipcb wird auch Leiterplattenherstellern und Leiterplattenherstellungstechnologie zur Verfügung gestellt