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pcb铜箔厚度和电流关系 pcb板铜厚度对阻抗的影响

时间:2022-04-29 10:54:32 来源:PCBA 点击:0

pcb铜箔厚度和电流关系 pcb板铜厚度对阻抗的影响

PCB的电流负荷能力,原则上配线Trace的铜泊截面的横截面的截面面积依赖于温度上升,但横截面积与线路的宽度和厚度正相关,但是电流负荷能力仅与铜线的横截面积成正比可能不一定。

假设相同是10 deg。在C温度上升的条件下,一条10mils的线宽1oz的走线(Trace)可以承受1Amp的电流,我们可以确信50mils的线宽的走线可以承受大于1Amp的电流,但是可以成为倍数关系5Amps吗?答案似乎是否定的。这裡首先参考MIL-STD-275表,其可承受的最大电流实际上只有2.6Amps。

(数据源:MIL-STD-275 prinTed Wiring for ElecTronic EquipmenT,线宽单位:Inch

但是,上述表已经是几年前的旧资料了,现在比较新的资料应该已经被IPC-221 Generic ST和dard on prinTed Board Design的图表代替了,但是在知道铜箔的电流负荷能力之前,这裡另一个重要因素铜箔的厚度盎司,oz))有必要探讨一下。

铜箔的厚度盎司(ounce,oz

一般业界惯用的铜箔厚度是“盎司(oz”,但是“盎司”的重量,为什么又厚了呢。这是因为在铜皮的用语中,“盎司”被转换成厚度单位,越听越模糊。这是因为铜皮的标准以每平方英迟ft2数盎司oz定义的,所以经常被说的1oz盎司每平方英迟ft2是1oz的重量,因为铜皮的重量与厚度成比例,所以铜皮的盎司与厚度相等,能够变换成毫米mm或者毫英吋mils。这实际上和我们计算纸张时用英镑计算有点相似。有兴趣的人自己看看吧。

这裡列出一些常用尺寸,并将其换算成mils毫吋和mm(毫米)作为参考。

0.5盎司(oz=0.平方毫英吋英寸((Inch)=0.7mils =0.018mm((mm)

1.0盎司(oz=0.0014英寸((Inch)=1.4mils =0.035mm(((0mm))

2.0盎司(oz=0.0034英寸((Inch)=2.8mils =0.070mm(((0mm))

计算一下1oz的铜箔等于1.4mils的理由吧。

铜的比重是8.9gm/cm3

单位换算:1(ft2=93055,1MIL=2.54(um),1(oz)=28.34(gm)

1oz体积=28.34(gm)/8.9gm/cm3=3.1842((cm3=3184.2((mm3)

1oz厚度=3184.2((mm3/93055((mm2))=0.03422(mm)=1.35((mils)

注:铜箔的密度因使用不同铜而不同,计算上可能存在小误差。

PCB铜箔横截面积与最大负载电流及温度上升的关系

根据IPC-221第6.2节(ConducTive MaTerial RequiremenTs)的说明,电路板上的最大电流载波能力(CurrenTCarryng CapaciTy)可以分为内层线路和外层线路两种,内层线路的最大电流载波能力被设定为外层线路的一半。这里,为了说明外层线(External conductors和内层线Internal Conductors的铜箔截面积、温度上升、最大电流负荷能力之间的关系,IPC?2212的图表6?参照4。

另外,可以将上述图PCB的线路电流与负载能力的关系汇总为能够代替查找表而实质上使用的式。

I = K△T0.44A0.75

K:作为校正系数,通常铜线涂层在内层中为0.024,在外层中为0.048。

△T:最大温度差,铜箔通电后的发热显示出高于周围环境的温度,单位为摄氏度(deg;C)。

有网友提问说△T的温差解释可能有问题,有经验的朋友也在讨论不能释然。现在修改了,如果还有不合适的地方请指出。

A:铜覆盖线的横截面积、单位是平方毫英吋(mil2

I:最大电流负荷能力(CurrenTCarryng CapaciTy)、单位安培Amp

1(MIL) = 25.4(um)

▲IPC-21111图表6.4,External conductors铜箔横截面积、温度与最大承载能力的关系。

▲IPC-21111图表6.4,Internal Conductors铜箔横截面积、温度和最大承载能力的关系。

目前有一个公式可以直接计算铜箔的最大电流负载能力,但实际上设计线路并不简单。Trace的电流负荷能力不仅与铜箔的横截面积和温度有关,还与线路上的金属器件的多寡、焊盘、贯通孔(vias)等其他直接相关。

在垫(盘)多的线段中,有通过炉后吃锡的线路的话,其电流负荷能力会大幅度增加,相信很多人在大电流板中看到垫和垫之间的线路烧毁了。道理很简单。这是因为焊盘的焊料变多了,所以能够承受线路上电流的面积增加了,焊盘和焊盘之间的线路没有任何变化。因此,在电源刚接通或电路上进行了指令转换的情况下,如果电流瞬间波(Surge)变大,则焊盘与焊盘之间的电流负荷能力弱的线路容易被烧毁。

作为解决方案,可以增大导线的宽度,在板不允许增大导线的宽度的情况下,可以在容易烧毁的线路上打开防止焊接的绿油(solder mask,利用SMT的过程加膏(solder pasTe),在经过reflow后增加导线的厚度也可以考虑增加电流负荷能力。

这样罗嗦地说,最主要的强调PCB对线路电流的负荷能力已经从调查表或公式中计算出来,但这些资料都不过是一些直线的线路PCB实际生产制造时应考虑线路可能受到灰尘和杂物的污染。因此,无论如何求出可加载的最大电流和线路线宽,都必须添加安全系数以防止可能的过载问题。为了防止可能的过载问题,必须追加安全系数。为了防止可能的过载问题,必须追加安全系数。

为了防止可能的过载问题,必须追加安全系数。为了防止可能的过载问题,必须追加安全系数。另外,在转弯处也有必须特别注意的线路,如果线路有锐角的话,电流传输就不能顺畅,这对于小电流和大线宽的线路可能没有问题,但是线路的电流负荷容许值不足的话,就容易成为问题。这就像大汽车拐弯时需要大的旋转半径一样,太过直角的曲线将车从跑道上飞出来。

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