PCB-spårströmskapacitet: Bredd, kopparvikt och IPC-2221
Figur 1. Kretskortsströmkapaciteten beror på kopparns vikt, spårbredd, lagerposition och acceptabel temperaturökning.
Varje kopparskena är ett tunt motstånd som värms upp när ström flyter genom den. Rätt dimensionering så håller ett kort kallt i åratal; kort dimensionering så överhettas skenet, åldrar laminatet och kan gå sönder som en säkring. Den här guiden besvarar de frågor ingenjörer faktiskt söker – hur många ampere ett skena bär, vad 1 oz koppar är i millimeter, när man ska byta till tung koppar – och visar hur Highleap Electronics omvandlar dessa siffror till ett kort de kan tillverka och montera på ett tillförlitligt sätt.
1. Hur många ampere kan en kopparskena bära?
Det finns ingen enskild maximal strömstyrka för ett spår – gränsen är vilken temperaturökning du accepterar. Som en snabbreferens kan man säga att ett 1 mm (cirka 40 mil) brett spår i 1 oz koppar på ett yttre lager bär ungefär 2 A vid en konservativ ökning på 10 °C, och cirka 4 A vid en ökning på 30 °C. Strömmen värmer spåret i proportion till strömmen i kvadrat gånger resistansen, och spåret stabiliseras varhelst det kan avge den värmen till omgivande koppar, laminat och luft.
Tre spåregenskaper ställer in resistansen och därmed uppvärmningen. Tvärsnittsarean – bredd gånger kopparns tjocklek – dominerar; en fördubbling av endera halverar ungefär resistansen. Längden adderar proportionellt resistans och spänningsfall men förändrar knappt topptemperaturen. Och kopparns resistans ökar med cirka 0.4 % per °C, så en het spårning är en spårning med något högre resistans, vilket matas tillbaka till mer värme. Tre miljöfaktorer avgör hur lätt värme slipper ut: yttre kontra inre lager, omgivningstemperaturen inuti höljet och eventuellt luftflöde eller kylfläns. Om du är nybörjare på hur spår byggs och specificeras är grunderna i PCB-spårdesign en användbar introduktion innan du dimensionerar för effekt.
2. Vad är 1 oz koppars tjocklek i mm? (kopparviktstabell)
1 oz koppar är ungefär 35 mikron tjock, vilket är 0.035 mm eller ungefär 1.37 mil. Koppartjocklek anges i vikt per kvadratfot – en gammal konvention som får nykomlingar att ställa till problem – så omvandlingarna som är värda att memorera är:
| Kopparvikt | mikron | Millimeter | Typisk användning |
|---|---|---|---|
| 0.5 oz | ~17.5 µm | ~ 0.0175 mm | Inre lager, fina linjer |
| 1 oz | ~35 µm | ~ 0.035 mm | Standard yttre lager |
| 2 oz | ~70 µm | ~ 0.070 mm | Kraftkort |
| 3 oz | ~105 µm | ~ 0.105 mm | Högströmsmotorer |
Eftersom kapaciteten följer tvärsnittsarean, bär du mer ström antingen genom att bredda spåret eller genom att beställa tjockare koppar. På ett tätt kort är det ofta renare att uppgradera till en 3 ml kopparkonstruktion än att skapa plats för ett mycket brett spår, och för arbete med hög effekt är ett helt tungt kopparkort specialbyggt för jobbet.
3. Spårbredd kontra aktuellt diagram (1 oz och 2 oz koppar)
För 1 g koppar på ett yttre lager vid en konservativ ökning på 10 °C behöver ett 1 A-spår ungefär 0.5 mm (20 mil) och ett 3 A-spår ungefär 1.8 mm (70 mil). Hela diagrammet nedan är en utgångspunkt baserad på IPC-2221, inte en ersättning för en beräkning mot ditt eget temperaturmål; inre lagerspår behöver vanligtvis ungefär dubbelt så breda.
| Aktuella | Bredd – 1 g, yttertyg, 10°C höjning | Bredd vid uppgradering till 2 oz |
|---|---|---|
| Den 0.5 | ~0.3 mm (12 mil) | ~0.15 mm (6 mil) |
| Den 1 | ~0.5 mm (20 mil) | ~0.3 mm (12 mil) |
| Den 3 | ~1.8 mm (70 mil) | ~0.9 mm (35 mil) |
| Den 5 | ~3.3 mm (130 mil) | ~1.7 mm (66 mil) |
| Den 10 | ~8 mm (315 mil) – använd en gjutpistol | ~4 mm (157 mil) |
Bredden växer snabbt med strömmen. Bortom några ampere blir ett enda spår opraktiskt, och det bättre svaret är en koppargjutning eller ett plan, parallella spår på flera lager som sömmas med vias, eller tyngre koppar – det är där dedikerad strömkapacitetsteknik för tung koppar håller högströmsskenor svala.
4. Intern kontra extern spårbredd: varför inre spår behöver vara bredare
Ett internt spår behöver ungefär dubbelt så stort mått som ett externt spår för att bära samma ström, eftersom det är inklämt i laminat och inte kan avge värme till luften. IPC-2221 använder olika konstanter för de två fallen just av denna anledning – ett yttre spår kyls ner genom konvektion till luft, medan ett inre spår är värmeisolerat och lagrar mer värme vid samma bredd.
Den praktiska konsekvensen: en bredd som du validerat för ett yttre lager kan tyst överhettas om samma nät dras på ett inre lager i ett flerskiktskort. När du flyttar ström mellan lager, dimensionera för det inre lagerhöljet och använd flera vias parallellt vid varje övergång så att lagerbytet inte blir en het flaskhals.
Rekommenderade inlägg
Checklista för kvalificering av I-Tera MT40 PCB-leverantör
Highleap Electronics tillverkar kretskort...
PCB-materialdatabas: Laminatkvaliteter och egenskaper
Hur man får en offert för kretskort Låt oss köra DFM/DFA-analys för...
TMM PCB-tillverkning
Innehållsförteckning TMM PCB-tillverkningsområde för RF och...
RT duroid 6002 PCB Citat och Stackup
Den här sidan äger offert- och stackup-definitionsuppgiften...
Hur man får en offert för kretskort
Låt oss köra en DFM/DFA-analys åt dig och återkomma till dig med en rapport. Du kan ladda upp dina filer säkert via vår webbplats. Vi behöver följande information för att kunna ge dig en offert:
-
- Gerber, ODB++ eller .pcb, spec.
- Stycklista om du behöver montering
- Antal
- Vändningstid
För PCBA-tjänster, vänligen ange din BOM (Bill of Materials) och eventuella specifika monteringsanvisningar. Vi erbjuder även DFM/DFA-analys för att optimera dina konstruktioner för tillverkningsbarhet och montering, vilket säkerställer en smidig produktionsprocess.