เครื่องคำนวณกระแสไฟ PCB: การกำหนดขนาดความกว้างของลายวงจรและรูเชื่อมต่อด้วยสูตร IPC-2221
รูปที่ 1. ภาพอ้างอิงเครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB Current Calculator) สำหรับการตรวจสอบกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB Manufacturing Review)
- 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
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:
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
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
แนะนำโพสต์
เปรียบเทียบ Taconic RF 35 กับ RO4350B PCB
สารบัญ RF-35 เทียบกับ RO4350B การจัดซื้อและ...
การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตัวกรอง TMM4
กระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับตัวกรอง TMM4 อยู่ภายใต้การควบคุมของ...
การผลิต PCB รุ่น TMM3 สำหรับโมดูล RF
การผลิต PCB รุ่น TMM3 มีประโยชน์มากที่สุดในกรณีที่โมดูล RF...
การผลิต PCB TMM6
การผลิต TMM6 คือหน้าควบคุมกระบวนการสำหรับการผลิตในช่วงกลางทศวรรษ...
วิธีการรับใบเสนอราคาสำหรับ PCB
เราจะทำการวิเคราะห์ DFM/DFA ให้คุณและส่งรายงานให้คุณทราบ คุณสามารถอัปโหลดไฟล์ของคุณได้อย่างปลอดภัยผ่านทางเว็บไซต์ของเรา เราต้องการข้อมูลต่อไปนี้เพื่อแจ้งราคาให้คุณทราบ:
-
- Gerber, ODB++ หรือ .pcb เฉพาะ
- รายการ BOM หากคุณต้องการประกอบ
- จำนวน
- เวลาเปิด
สำหรับบริการ PCBA โปรดระบุ BOM (รายการวัสดุ) และคำแนะนำการประกอบเฉพาะของคุณ นอกจากนี้ เรายังเสนอบริการวิเคราะห์ DFM/DFA เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของคุณสำหรับการผลิตและการประกอบ เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการผลิตจะราบรื่น
