PCB-Neuigkeiten - Wie man die Breite der Linie in PCB justiert

Kupfer ist ein starker Leiter mit einem hohen Schmelzpunkt, Aber du solltest trotzdem versuchen, es kalt zu halten. Hier, Sie müssen die Breite des Drahtes anpassen, um die Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Allerdings, Hier müssen Sie den Strom berücksichtigen, der in einer gegebenen Linie fließt. Bei Verwendung von Stromschienen, Hochvolt-Baugruppen, und andere wärmeempfindliche Teile des Leiterplatte, Die Leiterplattendrahtungsbreite kann durch ihre Beziehung zum Amperemeter bestimmt werden, um die im Layout zu verwendende Verdrahtungsbreite zu bestimmen.

Ein Problem bei den meisten Tabellen ist, dass sie das Problem der kontrollierten Impedanzführung nicht lösen. Sie haben die Größe der Verkabelung bestimmt, um die Impedanz zu steuern, es ist schwierig, den Temperaturanstieg nur durch einen Blick auf die Tabelle zu bestimmen, und Sie müssen einen Rechner verwenden. Eine alternative Methode besteht jedoch darin, mit dem IPC2152 Normogramm zu überprüfen, ob die Strom-Temperatur-Beziehung innerhalb des Betriebsbereichs der geregelten Impedanzkurve liegt.

In meinem täglichen Job verbringe ich viel Zeit damit, EE-Foren zu durchsuchen. Ein Problem, das oft während des PCB-Designs und der Verdrahtung auftritt, ist die Bestimmung der empfohlenen Verdrahtungsbreite, um die Temperatur des Geräts innerhalb eines bestimmten Bereichs eines gegebenen Stromwertes zu halten, und umgekehrt. Obwohl Kupfer einen hohen Schmelzpunkt hat und hohen Temperaturen standhält, sollten Sie den Temperaturanstieg auf der Platine idealerweise auf höchstens 10°C halten. Wenn Leiterplattenverkabelungen sehr hohe Temperaturen erreichen, erhöht sich die Umgebungstemperatur des Bauteils, was die aktiven Kühlmaßnahmen stärker belastet.

Der IPC2152 Standard ist der Ort, an dem Gewinde und Durchgangsloch dimensioniert werden. Die in diesen Normen angegebenen Formeln sind einfach, um Stromgrenzen für einen bestimmten Temperaturanstieg zu berechnen, obwohl sie keine kontrollierte Impedanzkabelung berücksichtigen. Trotzdem ist die Verwendung eines PCB-Leiterbahnbreiten und -Amperemeters ein guter Ausgangspunkt für die Bestimmung der Leiterbahnbreite/Querschnittsfläche. Dadurch können Sie effektiv die obere Grenze des zulässigen Stroms in der Verdrahtung bestimmen, die dann verwendet werden kann, um die Verdrahtung für kontrollierte Impedanz Verdrahtung zu ändern.

Wenn der Temperaturanstieg auf der Platine, die mit hohem Strom arbeitet, sehr große Werte erreicht, zeigen die elektrischen Eigenschaften des Substrats entsprechende Änderungen bei hoher Temperatur. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Substrats variieren mit der Temperatur, und das Substrat verfärbt und schwächt sich, wenn es bei hohen Temperaturen über längere Zeiträume läuft. Dies ist einer der Gründe, warum ich Designer kenne, die ihre Verkabelung so dimensionieren, dass der Temperaturanstieg innerhalb von 10°C gehalten wird. Ein weiterer Grund dafür ist die Anpassung eines breiten Spektrums an Umgebungstemperaturen, anstatt eine bestimmte Betriebstemperatur zu berücksichtigen.

Das Diagramm Leiterplattenbreite versus Stromstärke unten zeigt die Leiterplattenbreite und die entsprechende Anzahl von Stromwerten, die den Temperaturanstieg auf 10°C um 1oz/sq begrenzen. Füße aus Kupfer. Dies sollte Ihnen eine Vorstellung davon geben, wie Sie die Größe der Verkabelung in der Leiterplatte ändern können.

Unterschiedliche Verdrahtungsdicke/Kupfergewicht. Die Spurdicke sollte nach dem Gewicht des Kupfers auf der Platte berechnet werden. Wir haben nur die Standard 1 Unze/sf enthalten. Werte über den Füßen. Leiterplatten, die für den Betrieb mit hohen Strömen bestimmt sind, benötigen jedoch typischerweise schwereres Kupfer, um höhere Temperaturanstiege aufzunehmen. Keine Impedanzdaten. Wenn eine kontrollierte Impedanzführung erforderlich ist, überprüfen Sie, ob die berechneten Routingmaße die oben angegebenen Grenzwerte erfüllen.

Substrat ersetzen. Die oben genannten Daten wurden für FR4 zusammengestellt und werden eine große Anzahl von bereits in Produktion befindlichen Leiterplatten abdecken. Jedoch können Anwendungen Aluminiumkern PCBS, keramische Substrate oder Hochgeschwindigkeits-Laminate erfordern. Wenn Sie ein Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwenden, sinkt die Verdrahtungstemperatur, da Wärme von der warmen Verdrahtung abgenommen wird. Bei Näherungen erster Ordnung wird der Temperaturanstieg durch das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit des benötigten Substrats zur Wärmeleitfähigkeit von FR4 skaliert.

Wenn unterschiedliche Kupfergewichte verwendet werden sollen, überprüfen Sie die kontrollierten Impedanzmessungen für Temperaturanstieg und -strom und verwenden Sie dann das IPC2152 Standardreihendiagramm. Dies ist eine gute Möglichkeit, die Größe des Leiters für bestimmte Strom- und Temperaturanstiege zu bestimmen. Darüber hinaus können Sie, wenn Sie die Linienbreite ausgewählt haben, den Strom bestimmen, der eine bestimmte Temperaturerhöhung verursacht. Dies wird in den beiden Beispielen im Säulendiagramm unten gezeigt. Der rote Pfeil zeigt, wie die gewünschte Verdrahtungsbreite, das Kupfergewicht (d.h. Verdrahtungsquerschnittsfläche) und der Temperaturanstiegsstrom ermittelt werden. Wählen Sie in diesem Beispiel zuerst die Leiterbreite (140 mil) aus und zeichnen Sie dann den roten Pfeil horizontal auf das gewünschte Kupfergewicht (1 Unze/Quadratfuß). Wir verfolgen dann vertikal den gewünschten Temperaturanstieg (10°C) und dann zurück zur Y-Achse, um die entsprechende Stromgrenze zu finden.

Der orangefarbene Pfeil bewegt sich in die andere Richtung. Wir beginnen mit dem erforderlichen Strom (1A) und verfolgen horizontal bis zum gewünschten Temperaturanstieg (30°C). Dann verfolgen wir vertikal nach unten, um die Tracking-Größe zu bestimmen. Nehmen wir in diesem Beispiel an, wir geben 0.5oz/sq an. Füße aus Kupfer. Sobald wir zu dieser Linie zurückverfolgen, verfolgen wir horizontal zurück zur Y-Achse, um was zu finden? 40 Mio. Leiterbreite. Nehmen wir an, das Kupfer, das wir verwenden wollen, wiegt 1oz/sq. Die ft.; In diesem Fall stellen wir fest, dass die erforderliche Verdrahtungsbreite 20 Mils beträgt.