เลือกหน้า

เครื่องคำนวณกระแสไฟ PCB: การกำหนดขนาดความกว้างของลายวงจรและรูเชื่อมต่อด้วยสูตร IPC-2221

การตรวจสอบการผลิตและการออกแบบเครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้า PCB

รูปที่ 1. ภาพอ้างอิงเครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB Current Calculator) สำหรับการตรวจสอบกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB Manufacturing Review)

คำตอบที่รวดเร็ว: เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จะประมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ลายทองแดงสามารถรับได้สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่กำหนด หรือในทางกลับกัน คือความกว้างของลายที่ต้องการสำหรับกระแสไฟฟ้าเป้าหมาย โดยอิงตามสูตร IPC-2221 I = k × ΔT0.44 × เอ0.725โดยที่ A คือพื้นที่หน้าตัดของร่องรอยในหน่วย mil² ΔT คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ในหน่วย °C และ k คือ 0.048 สำหรับร่องรอยภายนอก (ชั้นนอก) และ 0.024 สำหรับร่องรอยภายใน
ข้อเท็จจริงสำคัญโดยสังเขป

  • มาตรฐานการกำกับดูแล: ไอพีซี-2221 (แผนภูมิ) และความแม่นยำยิ่งขึ้น ไอพีซี-2152
  • ค่าคงที่ k: 0.048 ภายนอก ร่องรอย 0.024 ภายใน ร่องรอย
  • น้ำหนักทองแดง: 1 ออนซ์ = 1.37 มิลลิลิตร หนาประมาณ 35 ไมโครเมตร; 2 ออนซ์ ≈ 2.74 มิลลิเมตร
  • ร่องรอยภายในโดยประมาณ ครึ่ง กระแสไฟฟ้าของร่องรอยภายนอกที่เหมือนกัน
  • อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยทั่วไปตามการออกแบบ: 10–20 °C เหนืออุณหภูมิแวดล้อม
  • cross-section: A (มิล²) = ความกว้าง (มิล) × ความหนาของทองแดง (มิล)

เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับ PCBเปลี่ยนคำถามที่ดูเหมือนง่าย — “เส้นทางเดินสายไฟนี้ต้องกว้างเท่าไหร่?” — ให้เป็นตัวเลขที่คุณสามารถนำไปออกแบบได้ หากออกแบบเส้นทางเดินสายไฟแคบเกินไป จะทำให้เกิดความร้อนสูง แรงดันตก และอาจเสียหายได้ในที่สุด หากออกแบบกว้างเกินไป คุณก็จะเสียพื้นที่บนแผงวงจรโดยเปล่าประโยชน์ คู่มือนี้จะอธิบายคณิตศาสตร์ตามมาตรฐาน IPC-2221 ที่เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับความกว้างของเส้นทางเดินสายไฟ PCB ทุก เครื่องใช้ แสดงตัวอย่างการคำนวณที่สมบูรณ์ที่คุณสามารถทำซ้ำได้ด้วยมือ และขยายแนวคิดเดียวกันนี้ไปยัง vias คณิตศาสตร์เดียวกันนี้อยู่เบื้องหลังเครื่องมือที่เกี่ยวข้องทั้งหมด — เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับเส้นทางเดินสายไฟ PCB, เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับ vias, เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับ vias PCB — และอยู่เบื้องหลังคำถามทั่วไปเกี่ยวกับความกว้างของเส้นทางเดินสายไฟที่ต้องการกระแสไฟฟ้าที่กำหนด

ต่อไปนี้คือวิธีการที่วิศวกร DFM ของเราที่ Highleap Electronics ตรวจสอบความถูกต้องของทองแดงที่นำกระแสไฟฟ้าก่อนที่จะส่งแผงวงจรไปผลิต



1. เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB Current Calculator) ทำอะไร และทำไมความกว้างของลายวงจรจึงมีความสำคัญ

เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จะเชื่อมโยงปริมาณสี่อย่างเข้าด้วยกัน ได้แก่ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นทางเดินของทองแดง พื้นที่หน้าตัดของเส้นทางเดินทองแดง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจากกระแสไฟฟ้า และตำแหน่งของเส้นทางเดินทองแดงว่าอยู่บนชั้นนอกหรือชั้นใน หากกำหนดค่าสามค่าใดๆ เครื่องคำนวณจะคำนวณหาค่าที่สี่ให้ ในทางปฏิบัติ นักออกแบบใช้เครื่องคำนวณนี้สองวิธี คือ เพื่อหาค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ปลอดภัยสำหรับเส้นทางเดินทองแดงที่ออกแบบไว้แล้ว หรือเพื่อหาความกว้างขั้นต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ต้องการใช้งาน

หลักการทางฟิสิกส์นั้นตรงไปตรงมา: ทองแดงมีความต้านทาน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านความต้านทานจะสร้างความร้อน (I²R) และความร้อนนั้นจะทำให้อุณหภูมิของลายวงจรสูงขึ้นจนถึงจุดสมดุลกับสภาพแวดล้อม ลายวงจรที่กว้างหรือหนากว่าจะมีทองแดงมากกว่า มีความต้านทานต่ำกว่า และมีพื้นที่ผิวในการระบายความร้อนมากกว่า ดังนั้นจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้นเท่ากัน

เหตุใดจึงเป็นปัญหาด้านความน่าเชื่อถือ

วงจรที่ร้อนเกินไปไม่ได้แค่เพียงอุ่นขึ้นเท่านั้น อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจะเร่งการเกิดออกซิเดชันของทองแดง ทำให้วัสดุเคลือบโดยรอบเสื่อมสภาพ เพิ่มความต้านทานมากขึ้นในวงจรป้อนกลับที่สร้างความเสียหาย และในแผงวงจรไฟฟ้าอาจทำให้แผ่นรองหลุดลอกหรือทำให้วงจรขาดได้ การเลือกขนาดของสายทองแดงที่นำกระแสไฟฟ้าได้อย่างถูกต้องจึงเป็นการลงทุนด้านความน่าเชื่อถือที่คุ้มค่าที่สุดอย่างหนึ่งในการออกแบบ

เหตุใดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจึงเป็นทางเลือกในการออกแบบ

ไม่มีกระแสไฟฟ้า "ที่กำหนด" ค่าเดียวสำหรับเส้นทางเดินสายไฟ มีเพียงกระแสไฟฟ้าสำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้เท่านั้น การเพิ่มขึ้น 10 องศาเซลเซียสเป็นค่าที่ปลอดภัยและพบได้ทั่วไป การเพิ่มขึ้น 20 องศาเซลเซียสเป็นค่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย การเพิ่มขึ้นที่สูงกว่านั้นจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทองแดงน้อยลง แต่จะทำให้กำไรลดลง การเลือกค่า ΔT ที่ยอมรับได้นั้นเป็นการตัดสินใจแรกก่อนที่เครื่องคำนวณใดๆ จะให้คำตอบที่มีความหมาย


2. สูตร IPC-2221 ที่อยู่เบื้องหลังเครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจรทุกตัว

เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ออนไลน์เกือบทุกเครื่องใช้สมการเชิงประจักษ์เดียวกันจากมาตรฐาน IPC-2221 ซึ่งได้มาจากกราฟความร้อนของลายวงจรจริง

I = k × ΔT0.44 × เอ0.725

ในที่นี้Iคือกระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์ΔTคืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ (°C) และAคือพื้นที่หน้าตัดของลายวงจรในหน่วยตารางมิลลิเมตรค่าคงที่kแสดงถึงสภาวะการระบายความร้อน โดยมีค่า0.048สำหรับลายวงจรภายนอกที่สัมผัสกับอากาศและระบายความร้อนได้ดี และ0.024สำหรับลายวงจรภายในที่ฝังอยู่ในวัสดุเคลือบโดยไม่มีการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อน

การเปลี่ยนน้ำหนักของทองแดงให้เป็นความหนา

พื้นที่หน้าตัดคือความกว้างคูณด้วยความหนา โดยความหนามาจากน้ำหนักของทองแดง ทองแดง 1 ออนซ์ที่กระจายอยู่บนพื้นที่ 1 ตารางฟุตจะมี ความหนา 1.37 มิล (ประมาณ 35 ไมโครเมตร) ดังนั้น ร่องทองแดง 1 ออนซ์ที่มีความกว้าง 50 มิลจะมีพื้นที่หน้าตัด 50 × 1.37 = 68.5 ตารางมิล การเพิ่มน้ำหนักเป็น 2 ออนซ์จะทำให้ความหนาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็น 2.74 มิล และดังนั้นพื้นที่หน้าตัดจึงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสำหรับความกว้างเท่าเดิม

น้ำหนักทองแดง ความหนาสำเร็จรูป การใช้งานทั่วไป
0.5 ออนซ์ ~0.68 มิล (17 ไมโครเมตร) ชั้นสัญญาณภายใน, ระยะห่างละเอียด
1 ออนซ์ 1.37 มิล (35 ไมโครเมตร) ค่าเริ่มต้นสำหรับบอร์ดส่วนใหญ่
2 ออนซ์ 2.74 มิล (70 ไมโครเมตร) เส้นทางพลังงาน กระแสไฟสูงขึ้น
3 ออนซ์ขึ้นไป 4.1 มิล+ (105 ไมโครเมตร+) ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าและมอเตอร์ที่ใช้ทองแดงหนัก

มาตรา 2221 แห่งประมวลกฎหมายอาญา เทียบกับ มาตรา 2152 แห่งประมวลกฎหมายอาญา

IPC-2221 เป็นมาตรฐานอ้างอิงแบบคลาสสิกและค่อนข้างอนุรักษ์นิยม ซึ่งเครื่องคำนวณแบบรวดเร็วส่วนใหญ่ใช้ ส่วนIPC-2152 ที่ใหม่กว่านั้น คำนึงถึงปัจจัยเพิ่มเติม เช่น ความหนาของแผ่นวงจร การมีระนาบทองแดง และสภาพแวดล้อมทางความร้อน และโดยทั่วไปแล้วจะอนุญาตให้ใช้ลายวงจรที่แคบกว่าหรือคาดการณ์อุณหภูมิที่ต่ำกว่าได้ เนื่องจากจำลองการกระจายความร้อนได้อย่างสมจริงมากขึ้น สำหรับการออกแบบวงจรที่ต้องการกำลังไฟสูง IPC-2152 นั้นคุ้มค่ากับความเข้มงวดที่เพิ่มขึ้น แต่สำหรับการกำหนดขนาดวงจรทั่วไป IPC-2221 ก็เป็นจุดเริ่มต้นที่ปลอดภัย


3. วิธีการคำนวณความกว้างของเส้นลวดทีละขั้นตอน (ตัวอย่างการใช้งาน)

การคำนวณด้วยสูตรด้วยมือเพียงครั้งเดียวจะทำให้ผลลัพธ์จากเครื่องคิดเลขทุกเครื่องเข้าใจง่ายขึ้น สมมติว่าคุณต้องการวงจรภายนอกที่สามารถรองรับกระแส5 Aโดยมีอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น 10 °Cบนแผ่นวงจรขนาด 1 ออนซ์

ขั้นตอนที่ 1 — จัดเรียงสูตรหาพื้นที่ใหม่

แก้สมการ I = k × ΔT 0.44 × A 0.725เพื่อหาค่า A:

A = ( I ÷ (k × ΔT0.44))(1 ÷ 0.725)

ขั้นตอนที่ 2 — ป้อนค่าลงไป

เมื่อ k = 0.048 (ภายนอก) และ ΔT = 10: ΔT 0.44 = 10 0.44 ≈ 2.75 ดังนั้น k × ΔT 0.44 = 0.048 × 2.75 ≈ 0.132 จากนั้น I ÷ 0.132 = 5 ÷ 0.132 ≈ 37.9

ขั้นตอนที่ 3 — หาพื้นที่

ยกกำลัง 37.9 (1 ÷ 0.725 ≈ 1.379): A ≈ 37.9 1.379 ≈ 150 มิล ²

ขั้นตอนที่ 4 — แปลงพื้นที่เป็นความกว้าง

หารด้วยความหนา 1 ออนซ์ ซึ่งเท่ากับ 1.37 มิล: ความกว้าง = 150 ÷ ​​1.37 ≈ 110 มิล (ประมาณ 2.8 มม.) นั่นคือความกว้างภายนอกขั้นต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้า 5 A ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 °C

ขั้นตอนที่ 5 — ตรวจสอบเคสชั้นภายใน

ถ้าหากเส้นทางเดียวกันนั้นวิ่งอยู่บนชั้นภายใน ค่า k จะลดลงเหลือ 0.024 ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของค่าเดิม เนื่องจากเลขชี้กำลัง 0.725 การลดค่า k ลงครึ่งหนึ่งไม่ได้ทำให้พื้นที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเท่านั้น แต่จะเพิ่มขึ้นประมาณ 2.6 เท่า (2 1.379 ) ดังนั้น กระแสไฟฟ้า 5 A เท่าเดิมที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 °C จึงต้องการพื้นที่ประมาณ390 ตารางมิลลิเมตรหรือกว้างประมาณ 285 มิลลิเมตร นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเดินสายไฟจึงอยู่บนชั้นนอก หรือใช้ทองแดงที่หนากว่า เมื่อจำเป็นต้องเดินสายภายใน

สถานการณ์ (1 ออนซ์, ΔT 10 °C) ความกว้างโดยประมาณสำหรับ 1 A ความกว้างโดยประมาณสำหรับ 5 A
ร่องรอยภายนอก (k = 0.048) ~12 ล้าน ~110 ล้าน
ร่องรอยภายใน (k = 0.024) ~31 ล้าน ~285 ล้าน

ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขอันดับแรก การเพิ่มค่า ΔT ที่อนุญาตหรือน้ำหนักทองแดงจะลดความกว้างลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นพื้นที่การแลกเปลี่ยนที่เครื่องคิดเลขช่วยให้คุณสำรวจได้


4. ความจุกระแสไฟฟ้าผ่าน: การกำหนดขนาดและการเย็บผ่าน

ร่องรอยบนวงจรเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเรื่องราวทั้งหมดเท่านั้น โดยปกติแล้ววงจรไฟฟ้าจะต้องมีการเปลี่ยนชั้น และรูเชื่อมต่อที่เล็กเกินไปจะกลายเป็นจุดที่ร้อนที่สุดและมีความต้านทานมากที่สุดในเส้นทางนั้น

ประเมินความจุปัจจุบันอย่างไร

รูเจาะเคลือบทองแดงมีลักษณะคล้ายกับเส้นทางนำไฟฟ้าสั้นๆ ที่ม้วนงอ: ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัดของแกนทองแดง ซึ่งกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่เสร็จสมบูรณ์และความหนาของการเคลือบ วิธีการทางวิศวกรรมทั่วไปคือการพิจารณาแกนที่คลี่ออก (เส้นรอบวงของการเคลือบคูณด้วยความหนา) เป็นพื้นที่หน้าตัดของเส้นทางนำไฟฟ้าที่เทียบเท่ากัน และใช้เหตุผลแบบเดียวกับมาตรฐาน IPC จากนั้นเพิ่มระยะเผื่อเนื่องจากรูเจาะเคลือบทองแดงระบายความร้อนได้ไม่ดีเท่าทองแดงบนพื้นผิว

การเย็บผ่านแบบขนาน

แทนที่จะใช้รูขนาดใหญ่เพียงรูเดียว นักออกแบบมักใช้รูเชื่อมต่อหลายรูขนานกันเพื่อ ส่งกระแสไฟฟ้าสูง รู เชื่อมต่อหลายรูจะช่วยกันกระจายกระแสไฟฟ้า ลดความต้านทานรวม และระบายความร้อน ซึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่ารูเดียวมาก วิธีที่ดีคือควรคำนวณกระแสไฟฟ้าต่อรูเชื่อมต่อให้เหมาะสม และเพิ่มจำนวนรูเชื่อมต่อให้เพียงพอต่อความต้องการของวงจร

ปัจจัยไว ผลกระทบต่อกำลังการผลิตในปัจจุบัน
เส้นผ่านศูนย์กลางรูสำเร็จรูป ถังขนาดใหญ่กว่า = ทองแดงมากกว่า = กระแสไฟฟ้ามากกว่า
ความหนาของการชุบ การชุบที่หนาขึ้นจะช่วยเพิ่มกำลังการผลิตโดยตรง
จำนวนของ vias ขนาน ความจุสะสมเพิ่มขึ้น; กระจายความร้อน
เต็มเทียบกับเปิดผ่าน รูเชื่อมต่อที่เติมด้วยทองแดงช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้าและเส้นทางการระบายความร้อน

เมื่อ Highleap ตรวจสอบการออกแบบระบบจ่ายไฟ เราจะยืนยันว่าจำนวนรูเชื่อมต่อและการชุบโลหะรองรับกระแสสุทธิได้ — โดยใช้เหตุผลการเชื่อมต่อรูเชื่อมต่อ แบบเดียว กับที่อธิบายไว้ข้างต้น — ว่าชั้นทองแดงหนาสามารถผลิตได้ และโครงสร้างชั้นต่างๆ ให้พื้นที่หน้าตัดตามที่เครื่องคำนวณคาดการณ์ไว้


รายละเอียดการประกอบและการจัดวางเครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้า PCB

รูปที่ 2. ควรตรวจสอบรายละเอียดเครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ก่อนการเสนอราคาและการผลิต

5. ข้อผิดพลาดทั่วไปในการคำนวณกระแสไฟฟ้าบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และแนวทางปฏิบัติที่ดีกว่า

สูตรคำนวณนั้นเชื่อถือได้ แต่ปัญหาอยู่ที่ข้อมูลป้อนเข้าต่างหาก

  • ใช้ค่า k ภายนอกกับร่องรอยภายใน การลืมเปลี่ยนค่าจาก 0.048 เป็น 0.024 จะทำให้การประเมินความจุภายในสูงเกินจริงไปประมาณ 2 เท่า
  • โดยถือว่าทองแดงที่ผ่านการแปรรูปแล้วเท่ากับทองแดงพื้นฐาน การชุบโลหะจะเพิ่มความหนาให้กับชั้นนอก ในขณะที่ชั้นในจะคงความหนาใกล้เคียงกับค่ามาตรฐาน ให้ใช้ความหนาสำเร็จรูปที่สมจริง
  • โดยไม่คำนึงถึงความร้อนโดยรอบและบริเวณใกล้เคียง ΔT คือค่าที่สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมในบริเวณนั้น ซึ่งอาจสูงขึ้นอยู่แล้วเนื่องจากองค์ประกอบโดยรอบ
  • ลืมใส่ vias ในวงจรไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนชั้น การใช้เส้นทางเดินสัญญาณที่มีขนาดเหมาะสมเพื่อป้อนสัญญาณไปยังรูเชื่อมต่อที่มีขนาดเล็กเกินไป จะทำให้จุดที่มีความร้อนสูงย้ายไปอยู่ที่รูเชื่อมต่อแทน
  • ขนาดเหมาะสำหรับกระแสไฟฟ้าคงที่เท่านั้น กระแสไฟกระชาก กระแสไฟผิดปกติ และกระแสไฟพัลส์ อาจเกินค่าคงที่ และจำเป็นต้องมีการตรวจสอบหรือกลยุทธ์การป้องกันกระแสไฟรั่วที่แตกต่างกันไป
  • ถือว่ามาตรฐาน IPC-2221 เป็นไปตามข้อกำหนดที่แน่นอน วิธีการนี้เป็นแบบอนุรักษ์นิยมและอิงตามแผนภูมิ สำหรับการออกแบบที่ใช้กำลังไฟจำกัด ควรตรวจสอบความถูกต้องด้วยมาตรฐาน IPC-2152 หรือการทดสอบทางความร้อน

วิธีปฏิบัติที่ดีกว่าคือ กำหนดอุณหภูมิที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นได้ก่อน ใช้ความหนาของทองแดงสำเร็จรูปที่สมจริง รักษาปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงไว้ที่ชั้นนอกสุด หรือระบุทองแดงที่มีความหนามากกว่า กำหนดขนาดของ vias อย่างรอบคอบเช่นเดียวกับขนาดของ trace และเพิ่มระยะเผื่อสำหรับกระแสไฟฟ้าชั่วขณะ จากนั้นตรวจสอบกับผู้ผลิตว่าโครงสร้างและน้ำหนักทองแดงที่เลือกนั้นสามารถผลิตได้จริงหรือไม่ ก่อนที่จะยืนยันการออกแบบ


6. เมื่อตัวเลขชี้ไปที่ทองแดงหนัก

การคำนวณกระแสไฟฟ้าในปัจจุบันจะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อสามารถสร้างแผงวงจรให้ตรงกับค่าที่คำนวณได้ และสำหรับงานออกแบบที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูง คำตอบจากสูตรมักจะชี้ไปยังค่าที่เกินกว่ามาตรฐานทองแดง 1 ออนซ์ การรองรับกระแสไฟฟ้าหลายสิบแอมป์โดยไม่เกิดอุณหภูมิสูงเกินไป มักหมายถึงการใช้ทองแดง 2, 3 หรือ 6 ออนซ์ขึ้นไป ระยะห่างระหว่างลายวงจรที่กว้างขึ้น และโครงสร้าง vias ที่ชุบด้วยไฟฟ้าให้เหมาะสม เหล่านี้เป็นพารามิเตอร์ในการผลิต ดังนั้นจึงควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถสร้างได้จริงก่อนที่จะสรุปแบบแปลน

Highleap ผลิตแผงวงจรพิมพ์ตั้งแต่แผ่นทองแดงมาตรฐาน 1 ออนซ์ ไปจนถึงแผงวงจรพิมพ์ทองแดงหนาและเราจะตรวจสอบความกว้างของลายวงจร น้ำหนักทองแดง และจำนวนรูเชื่อมต่อของคุณเทียบกับความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า จริง ที่แผงวงจรสามารถรองรับได้ และระบุจุดที่มาตรฐาน IPC-2152 อนุญาตให้คุณลดขนาดลงได้ ส่งกระแสไฟฟ้า เป้าหมายการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และโครงสร้างชั้นของแผงวงจรมาให้เรา เราจะยืนยันว่าทองแดงนั้นสามารถนำไปผลิตได้

ขอใบเสนอราคาสำหรับแผงวงจรพิมพ์กระแสสูง (High-Current PCB) ของคุณ


7. คำถามที่พบบ่อย

เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ใช้สูตรอะไร?

ส่วนใหญ่ใช้สมการ IPC-2221 คือ I = k × ΔT 0.44 × A 0.725โดยที่ I คือกระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมป์ ΔT คืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ในหน่วยองศาเซลเซียส A คือพื้นที่หน้าตัดในหน่วยมิลลิเมตร² และ k คือ 0.048 สำหรับลายวงจรภายนอก หรือ 0.024 สำหรับลายวงจรภายใน มาตรฐาน IPC-2152 ที่ใหม่กว่าได้ปรับปรุงสมการนี้โดยเพิ่มปัจจัยด้านแผงวงจรและความร้อนเข้าไปด้วย

เหตุใดร่องรอยภายในจึงต้องกว้างกว่าร่องรอยภายนอก?

ลายวงจรภายในถูกฝังอยู่ในวัสดุเคลือบโดยไม่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศ ดังนั้นจึงระบายความร้อนได้ไม่ดีเท่าที่ควร ในสูตร IPC-2221 ค่าคงที่ k ของลายวงจรภายในมีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของลายวงจรภายนอก (0.024 เทียบกับ 0.048) และเนื่องจากเลขชี้กำลัง 0.725 ค่า k ที่ลดลงครึ่งหนึ่งจึงหมายความว่าต้องใช้พื้นที่หน้าตัดประมาณ 2.6 เท่าเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเท่ากัน

น้ำหนักของทองแดงมีผลต่อความจุของกระแสไฟฟ้าอย่างไร?

น้ำหนักของทองแดงเป็นตัวกำหนดความหนาของลายวงจร — 1 ออนซ์มีความหนาประมาณ 1.37 มิลลิเมตร — และความหนาจะคูณกับความกว้างเพื่อให้ได้พื้นที่หน้าตัด การเพิ่มน้ำหนักของทองแดงจาก 1 ออนซ์เป็น 2 ออนซ์ จะทำให้พื้นที่หน้าตัดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสำหรับความกว้างเท่าเดิม ดังนั้นลายวงจรจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นอย่างมากที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่าเดิม

ฉันควรออกแบบโดยคำนึงถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเท่าใด?

การเพิ่มอุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียสเป็นค่าที่นิยมใช้กันโดยทั่วไป และ 20 องศาเซลเซียสก็เป็นค่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ค่าที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับระดับอุณหภูมิของวัสดุเคลือบผิว อุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้ และระยะเผื่อที่คุณต้องการ โปรดจำไว้ว่าการเพิ่มอุณหภูมินี้จะบวกเพิ่มจากอุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้ ไม่ใช่อุณหภูมิห้อง

ฉันจะกำหนดขนาดของ vias สำหรับกระแสไฟฟ้าสูงได้อย่างไร?

ให้คิดว่ารูที่ชุบทองแดงนั้นเป็นเหมือนเส้นทางสั้นๆ ที่มีพื้นที่หน้าตัดของทองแดงขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูและความหนาของการชุบ จากนั้นให้เผื่อระยะไว้เพราะรูระบายความร้อนได้ไม่ดี สำหรับวงจรไฟฟ้าจริง ให้ใช้รูหลายๆ รูขนานกัน (การต่อรู) เพื่อให้กระแสไฟฟ้ากระจายและช่วยระบายความร้อน แทนที่จะพึ่งพารูขนาดใหญ่เพียงรูเดียว

มาตรฐาน IPC-2221 หรือ IPC-2152 อันไหนดีกว่ากัน?

มาตรฐาน IPC-2221 นั้นเรียบง่ายและอนุรักษ์นิยม ทำให้เป็นค่าเริ่มต้นที่ปลอดภัยสำหรับการกำหนดขนาดอย่างรวดเร็ว ส่วน IPC-2152 นั้นมีความแม่นยำกว่า เพราะคำนึงถึงความหนาของแผ่นวงจร ระนาบทองแดง และสภาพแวดล้อมทางความร้อน และมักจะอนุญาตให้ใช้ลายวงจรที่แคบกว่าได้ สำหรับการออกแบบที่ต้องการพื้นที่จำกัดหรือกำลังไฟสูง การตรวจสอบด้วย IPC-2152 หรือการทดสอบทางความร้อนนั้นคุ้มค่า

แท็ก

เมนบอร์ด AI อลูมิเนียม PCB ตัวเก็บประจุ PCB เซรามิก ผิวสำเร็จทั่วไป แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของคอมพิวเตอร์ เจาะ โดรน PCB การใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ แอสเซมบลีอิเล็กทรอนิกส์ บริการการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ PCB แบบยืดหยุ่น FR4 พีซีบี HDI HDI PCB PCB ทองแดงหนัก เอชเอฟ พีซีบี แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง PCB ความถี่สูง แป้นพิมพ์ แผงวงจรพิมพ์คีย์บอร์ด LED LED PCB วัสดุ PCB ทางการแพทย์ แกนโลหะ PCB PCB Assembly การออกแบบ PCB ไฟล์ออกแบบ PCB ฐานความรู้ PCB การผลิต PCB วัสดุพีซีบี บรรจุภัณฑ์ PCB การผลิต PCB แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟ ตัวต้านทาน อาร์เอฟพีซีบี แข็ง Flex PCB หุ่นยนต์ แผงวงจรหุ่นยนต์ แผงวงจรเซมิคอนดักเตอร์ SMT การประสาน หน้ากากประสาน
รับใบเสนอราคาทันที

แนะนำโพสต์

การผลิต PCB TMM6

การผลิต PCB TMM6

การผลิต TMM6 คือหน้าควบคุมกระบวนการสำหรับการผลิตในช่วงกลางทศวรรษ...

วิธีการรับใบเสนอราคาสำหรับ PCB

เราจะทำการวิเคราะห์ DFM/DFA ให้คุณและส่งรายงานให้คุณทราบ คุณสามารถอัปโหลดไฟล์ของคุณได้อย่างปลอดภัยผ่านทางเว็บไซต์ของเรา เราต้องการข้อมูลต่อไปนี้เพื่อแจ้งราคาให้คุณทราบ:

    • Gerber, ODB++ หรือ .pcb เฉพาะ
    • รายการ BOM หากคุณต้องการประกอบ
    • จำนวน
    • เวลาเปิด
นอกจากการผลิต PCB แล้ว เรายังให้บริการอิเล็กทรอนิกส์ครบวงจร เช่น การออกแบบ PCB, PCBA และโซลูชันแบบครบวงจร ไม่ว่าคุณจะต้องการความช่วยเหลือในการสร้างต้นแบบ การตรวจสอบการออกแบบ การจัดหาส่วนประกอบ หรือการผลิตจำนวนมาก เราก็ให้การสนับสนุนครบวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าโครงการของคุณจะประสบความสำเร็จ

สำหรับบริการ PCBA โปรดระบุ BOM (รายการวัสดุ) และคำแนะนำการประกอบเฉพาะของคุณ นอกจากนี้ เรายังเสนอบริการวิเคราะห์ DFM/DFA เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของคุณสำหรับการผลิตและการประกอบ เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการผลิตจะราบรื่น






    หมายเหตุด่วน: ทีมงานของเราจะส่งอีเมลถึงคุณในไม่ช้าหลังจากที่คุณส่งเอกสารแล้ว เพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะได้รับคำตอบจากเรา เราขอแนะนำให้คุณทำตามคำแนะนำต่อไปนี้ ตรวจสอบโฟลเดอร์สแปม/ขยะของคุณ หากคุณไม่พบข้อความของเราในกล่องจดหมายเข้าของคุณ