PCB科技 - PCB板佈線電阻值的快速估計

我們通常需要快速估計 印刷電路板, 而不是進行繁瑣的計算. 儘管有 印刷電路板 可計算接線電阻的佈局和信號完整性計算程式, 我們有時希望在設計過程中採用快速和粗略的估算方法.

有一種方法很容易做到這一點，稱為“塊統計”。 使用此方法，可以在幾秒鐘內估計任何幾何體的電阻值（約10%）。 一旦掌握了這種方法，要估計的PCB面積可以分為幾個塊。 在計算所有塊的數量後，可以估計整個佈線或平面的電阻值。

基本概念

塊統計的關鍵概念是，任何尺寸（由厚度决定）的方形印刷電路板的電阻值與其他尺寸塊的電阻值相同。 正極塊的電阻值僅取決於導電資料的電阻率及其厚度。 這一概念可應用於任何類型的導電資料。 錶1顯示了一些常見的半導體材料及其體電阻率。

對於 印刷電路板, 重要的資料是銅, 這是大多數電路板的原材料.

讓我們從圖1中的銅塊開始。 銅塊的長度是l，寬度是l（因為它是方形的），厚度是t，電流通過的銅箔的橫截面積是a。銅塊的電阻可以簡單地表示為R=Ïl/a，其中Ï是銅的電阻率（這是資料的固有特性，為0.67mÎ/in） 25攝氏度。

然而，請注意，截面a是長度L和厚度t（a=LT）的乘積。 分母中的L和分子中的L相互抵消，只留下r=Ï/T。囙此，銅塊的電阻與塊的大小無關，它只取決於資料的電阻率和厚度。 如果我們知道任何尺寸的銅塊的電阻值，並且可以將整個路徑分解為多個塊，那麼我們可以添加（計數）塊數以獲得導線的總電阻。

實現

為了實現這項科技，我們只需要一個表格，它給出了印刷電路板跡線上一塊電阻值與銅箔厚度之間的函數關係。 銅箔的厚度通常由銅箔的重量規定。 例如，1盎司銅意味著每平方英尺1盎司。

錶2給出了四種常見銅箔的重量及其在25℃和100℃下的電阻率。 注意，由於資料具有正溫度係數，銅電阻隨溫度升高而新增。 例如，我們現在知道，0.5盎司方形銅箔的電阻約為1 mΩ，這與塊的大小無關。 如果我們可以將要量測的印刷電路板佈線分解為幾個虛擬塊，然後將這些塊相加，就可以得到佈線電阻。

讓我們舉一個簡單的例子。 圖2顯示了一條矩形銅線，在25攝氏度下重量約為0.5oz，寬度為1英寸，長度為12英寸。 我們可以將佈線分解為一系列正方形，每個正方形都有一英寸長。 總共有12個正方形。 根據錶2，每個0.5oz的電阻。 重型銅箔塊為1mÎ）。 現在有12個模塊，囙此接線的總電阻為12mÎ）。

轉彎怎麼樣？

為了便於理解，前一篇文章列出了一個非常簡單的示例，讓我們看看複雜點的情况。

首先，在前面的示例中，我們假設電流沿正方形的一側沿直線流動，從一端流向另一端（如圖所示）。 然而，如果電流彎曲成直角（如圖3B中的正方形），情况會有所不同。

在前面的示例中，我們假設電流沿正方形的一側沿直線流動，從一端流向另一端（如圖所示）。 如果電流呈直角彎曲（如圖3B中的直角），我們會發現塊左下部分的電流路徑比右上部分的電流路徑短。 當電流流過拐角時，電流密度很高，這意味著拐角方塊的電阻只能計算為0.56方塊。

現在我們看到，正方形左下部分的當前路徑比右上部分的短。 囙此，電流將擠在電阻較低的左下區域。 囙此，該區域的電流密度將高於右上區域的電流密度。 箭頭之間的距離表示電流密度的差异。 囙此，角正方形的電阻僅為0.56平方

類似地, 我們可以對焊接到 PCB板. 在這裡, 我們假設連接器電阻與銅箔電阻相比可以忽略不計.

我們可以看到，如果連接器佔據了待評估銅箔區域的很大一部分，則該區域的電阻應相應降低。 圖5顯示了3端子連接器的結構及其等效塊的計算（參考文獻1）。 陰影區域表示銅箔區域中的連接器引脚。