정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
우리는 일반적으로 지루한 계산이 아니라 인쇄 회로 기판의 단일 선이나 평면의 저항을 빠르게 추정해야합니다.인쇄 회로 기판 레이아웃과 신호 무결성 계산을 사용하여 출구 라인의 저항을 계산할 수 있지만 때로는 설계 과정에서 빠르고 대략적인 추정을 원합니다.
간단한 방법은'입방체 계수'라고 한다. 이 방법을 사용하면 어떤 기하학적 형태의 저항도 몇 초 안에 추정할 수 있다 (약 10%).이런 방법을 익히면 추정할 PCB 면적을 정사각형으로 나누고 정사각형의 수를 계산해 전체 선이나 평면의 저항을 추정할 수 있다.
기본 개념
정사각형 통계의 핵심 개념은 모든 크기 (두께 결정) 의 정사각형 인쇄 회로 기판에 다른 크기의 정사각형과 동일한 저항이 있다는 것입니다.양의 저항값은 전도성 재료의 저항률과 그 두께에 따라 달라집니다.이 개념은 어떤 종류의 전도성 재료에도 적용될 수 있다.표1은 흔히 볼 수 있는 반도체 재료와 그 체저항률을 보여준다.
인쇄회로기판의 경우 중요한 재료는 구리이고 구리는 대다수 회로기판의 원자재이다. (주: 알루미늄은 집적회로의 칩심을 금속화하는데 사용되며 같은 원리도 알루미늄에 적용된다.)
그림 1의 구리 정사각형부터 시작하겠습니다.구리 블록의 길이는 L, 너비는 L, 두께는 T, 전류가 흐르는 동박 영역의 횡단 면적은 A입니다. 구리 블록의 저항은 R=ࠉL/A로 간단히 표현할 수 있습니다. 여기서 Í; 은 구리의 저항률입니다.
그러나 단면 A는 길이 L과 두께 t의 곱(A=Lt)입니다.분모의 L은 분자의 L과 상쇄되고 R=Í/t만 남는다.따라서 구리 블록의 저항은 블록의 크기와 관계없이 재료의 저항률과 두께에만 달려 있습니다.만약 우리가 어떤 크기의 구리 정사각형의 저항을 알고 있으며, 예측할 전체 선을 정사각형으로 나눌 수 있다면, 정사각형의 수량을 더하여 이 선의 총 저항을 얻을 수 있다.
구현
이 기술을 실현하기 위해서는 PCB 온라인 정사각형의 저항값과 동박 두께의 함수를 표시하는 표가 필요합니다.동박의 두께는 통상 동박의 무게에 의해 규정된다.예를 들어, 1oz입니다.구리는 1온스를 뜻한다.평방 피트당
표 2는 네 가지 상용 동박의 무게와 25도와 100도에서 저항률을 나타낸다.재료의 양의 온도 계수로 인해 구리 저항 값은 온도가 상승함에 따라 증가합니다.예를 들어, 우리는 이제 0.5온스의 정사각형 동박이 정사각형의 크기와 관계없이 약 1MEGohm의 저항을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다.만약 우리가 측정해야 할 PCB 배선을 가상 정사각형으로 분해한 다음 이 정사각형을 합칠 수 있다면, 우리는 배선의 저항을 얻을 수 있을 것이다.
간단한 예를 들겠습니다.그림 2는 무게가 약 0.5온스인 직사각형 동선을 보여줍니다. 25°C에서 컨덕터의 폭은 1인치이고 길이는 12인치입니다.우리는 선을 일련의 정사각형으로 나눌 수 있는데, 각 정사각형의 변의 길이는 1인치이다.그래서 버저가 12개나 있어.표 2에 따르면 각 0.5oz. 무게의 동박 정사각형의 저항은 1mÍ이고 현재 12개의 정사각형이 있기 때문에 도선의 총 저항은 12mÍ이다.
모퉁이를 돌면 어때요?
이것은 아주 간단한 예이지만, 좀 복잡한 예를 봅시다.
먼저, 앞의 예에서 우리는 전류가 정사각형의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선으로 흐른다고 가정합니다 (그림 3A 참조).그러나 전류가 직각 회전을 해야 하는 경우 (그림 3B의 사각형 직각) 상황이 달라집니다.
앞의 예에서, 우리는 전류가 정사각형의 한쪽을 따라 한쪽에서 다른 한쪽까지 직선으로 흐른다고 가정한다(그림 3A 참조).만약 전류가 직각 회전을 일으킨다면 (그림 3B의 사각형 직각), 우리는 사각형 왼쪽 아래의 전류 경로가 오른쪽 위의 전류 경로보다 더 짧다는 것을 발견할 수 있다.전류가 코너를 통과할 때 전류 밀도가 매우 높습니다. 이는 코너 정사각형의 저항을 0.56제곱으로만 계산할 수 있다는 것을 의미합니다.
이제 정사각형 왼쪽 아래의 전류 경로가 오른쪽 위의 전류 경로보다 더 짧다는 것을 알 수 있습니다.그래서, 구리
전류는 저항이 낮은 왼쪽 아래 구역으로 유입될 것이다.따라서 이 영역의 전류 밀도는 오른쪽 상단의 전류 밀도보다 높습니다.화살표 사이의 거리는 전류 밀도의 차이를 나타냅니다.따라서 각 정사각형의 저항은 0.56제곱미터(그림 4)와 같다.
또한 인쇄 회로 기판에 용접된 커넥터를 수정할 수 있습니다.여기서 우리는 연결기 저항이 동박 저항에 비해 무시할 수 있다고 가정한다.
우리는 커넥터가 평가 대상 동박 영역의 많은 부분을 차지할 경우 해당 영역의 저항이 그만큼 낮아져야 한다는 것을 알 수 있습니다.그림 5는 삼단자 커넥터 구조와 동등한 제곱 계산을 보여줍니다 (참고 문헌 1).섀도우 영역은 동박 영역의 커넥터 핀을 나타냅니다.
더 복잡한 예
여기서 우리는 더 복잡한 예를 들어 이 기술을 어떻게 사용하는지 설명한다.그림 6A는 더 복잡한 형태이며 저항을 계산하기 위해 몇 가지 작업이 필요합니다.이 예에서는 섭씨 25도에서 동박의 무게가 1oz이고 전류가 선로의 전체 길이를 따라 점 A에서 점 B로 흐른다고 가정합니다. 커넥터는 A와 B 단자에 있습니다.위와 같은 기술을 사용하면 그림 6b와 같이 복잡한 모양을 일련의 정사각형으로 분해할 수 있습니다.정사각형은 모든 적합한 크기가 될 수 있으며 관심 영역 전체를 다른 크기의 정사각형으로 채울 수 있습니다.우리가 정사각형을 가지고 있는 한, 우리는 동선의 무게를 알고, 우리는 저항을 안다.
우리는 여섯 개의 정사각형, 두 개의 커넥터가 있는 정사각형, 그리고 세 개의 각 정사각형이 있다.저항이 1oz이기 때문이다.동박은 0.5미터/평방미터이고, 전류는 선형으로 여섯 개의 정사각형을 흐르는데, 이 정사각형의 총 저항은 6x0.5m=3미터이다.
그런 다음 커넥터가 있는 두 개의 정사각형을 추가하고 각 정사각형의 계산값은 0.14 (그림 5C) 입니다.따라서 두 커넥터는 0.28제곱미터(2*0.14)로 계산됩니다. 1oz의 경우동박, 이는 0.14m의 저항(0.28*0.5m=0.14m)을 증가시킨다.,정사각형 세 개를 더하다.각 0.56제곱으로 계산하면 총수는 3 * 0.56 * 0.5m Í = 0.84m Í 이다.이에 따라 A에서 B까지의 총 저항은 3.98m(3m+0.14m+0.84m)로 측정됐다.
어떤 친구들은 PCB 배선이 어떻게 이렇게 이상한 모양이 있을 수 있느냐고 말한다.그러나 항상 배선 저항을 계산해야 하는 것은 전원 신호이며, 전원 신호는 때때로 구리를 덮어 불규칙한 모양을 형성하는 방식으로 이루어집니다.
요약은 다음과 같습니다.
1.1의 6개의 완전한 정사각형 = 6개의 등효 정사각형;두 개의 0.14 = 0.28 등가 블록의 커넥터 블록;0.56 = 1.68 당량 제곱의 삼각 정사각형
. 등가 정사각형 총수 = 7.96개 등가 정사각형
.저항(A-B)=7.96제곱 저항, 제곱당 0.5m이므로 총 저항=3.98m이며,이 기술은 복잡한 기하학적 형태에 쉽게 적용될 수 있습니다.일단 특정 전선의 저항을 알게 되면, 전압 강하나 전력 소비와 같은 다른 것을 쉽게 계산해 낼 수 있다.
구멍은 어떻게 계산합니까?
인쇄 회로 기판은 일반적으로 단일 레이어가 아닌 다른 레이어로 계층화됩니다.구멍은 서로 다른 레이어 간의 경로설정 연결에 사용됩니다.각 구멍의 저항력은 제한되어 있다.따라서 경로설정의 총 저항을 계산할 때는 각 구멍의 저항을 고려해야 합니다.일반적으로 두 컨덕터 (또는 평면) 가 구멍을 통해 연결되면 직렬 저항 컴포넌트가 됩니다.일반적으로 여러 개의 평행 천공을 사용하여 유효 저항을 줄입니다.구멍 통과 저항은 그림 7에 표시된 단순화된 구멍 기하학적 형태에 따라 계산됩니다.화살표와 같이 구멍(L)을 따라 흐르는 전류는 A 횡단면 (A) 을 통과합니다.두께(t)는 구멍 내 벽에 도금된 구리 레이어의 두께에 따라 달라집니다.
몇 가지 간단한 대수 변환을 통해 통공 저항은 R=ÍL/[Í로 표시할 수 있다.구리 도금의 저항률은 순수한 구리의 저항률보다 훨씬 높습니다.우리는 구멍에 코팅된 두께 t가 일반적으로 1mil라고 가정하는데, 이는 회로판에 있는 동박의 무게와 무관하다.두께가 3.5mil이고 구리 무게가 2Oz인 10층판의 경우,,L은 약 63mil입니다.
상술한 가설을 바탕으로 표 3에는 흔히 볼 수 있는 구멍 크기와 저항이 제시되어 있다.이러한 값은 특정 판재 두께에 따라 조정할 수 있습니다.인터넷에는 사용하기 쉬운 통공 계산 프로그램도 많이 있다.
이것은 PCB 회선이나 평면 직류 저항을 추산하는 간단한 방법이다.복잡한 기하학적 형태는 여러 개의 서로 다른 크기의 구리 정사각형으로 분해되어 전체 동박 면적과 비슷할 수 있다.일단 동박의 무게가 확정되면 어떤 정사각형 크기의 저항도 이미 알려진 양이다.이런 방식을 통해 추정 과정은 구리 제곱의 간단한 계수로 간소화된다.
