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Il migliore qualità del PCB dipende dallo spessore della traccia del PCB. Si tratta di un parametro di progettazione che determina la capacità di trasporto di corrente di una traccia, influisce sulla gestione termica e garantisce la sopravvivenza a lungo termine.
Componenti principali dello spessore della traccia del PCB
1. Traccia di rame
Diverso componentesono collegati attraverso tracce di rame che sono percorsi conduttivi incorporati sul PCB.
L'impianto elettrico e termico Le proprietà della traccia sono determinate dallo spessore dello strato di rame, in termini di once per piede quadrato. I livelli standard di spessore del rame per pcb sono 1 oz/ft², 2 oz/ft² e 3 oz/ft²..
2. Larghezza della traccia rispetto alla corrente
Decide la larghezza della traccia la quantità di corrente di una traccia su un PCB può gestire. Una traccia di larghezza maggiore può surriscaldarsi quando trasporta una corrente elevata, e una traccia di larghezza maggiore può surriscaldarsi quando trasporta una corrente elevata. la traccia sottile sarà più costosa di produrre e occupare più spazio.
È possibile utilizzare la funzione Standard IPC-2221 per mantenere la larghezza della traccia per livelli di corrente specifici.
Calcolatore di tracce PCB per la progettazione di PCB
La progettazione delle tracce del PCB determina lo spessore, la larghezza e la lunghezza delle tracce di rame sul PCB. Esse sono responsabili della capacità di trasporto della corrente, integrità del segnale e le prestazioni della scheda. Una traccia ben progettata previene il surriscaldamento, fornisce un buon flusso di corrente e riduce al minimo le prestazioni della scheda. EMI.
Calcolatore dello spessore delle tracce dei PCB
Un calcolatore dello spessore della traccia del PCB è utilizzato per determinare l'appropriato spessore della traccia in funzione della corrente, dell'aumento di temperatura ammissibile. È uno degli strumenti chiave per una progettazione efficace e accurata dei PCB.
Calcolatore della larghezza di traccia del PCB
Il calcolatore della larghezza della traccia calcola la larghezza minima della traccia per condurre in sicurezza una determinata corrente. I calcolatori considerano spessore del rame, lunghezza della traccia, e il temperatura di esercizio.
Come si calcola
Corrente di traccia PCB di larghezza?
A 2 oz traccia di PCB in rame di circa 20 mils sarebbe sufficiente per il 2A di corrente esternointernamente farebbe circa 35 mil. larghezza della traccia. Sulla base di questi casi, è possibile progettare le tracce di conseguenza utilizzando i calcolatori, tenendo conto dei vincoli di progettazione più stringenti.
Un produttore deve progettare una traccia PCB che trasporti a almeno 2A su un PCB di rame da 1 oz/ft². La traccia si trova su uno strato esterno, e l'aumento di temperatura accettabile sarà di 10°C.
Fase 1: Stima dello spessore del rame
Per il rame di 1 oz/ft², lo spessore è acirca 35 µm (1,37 mil).
Fase 2: Utilizzo di un calcolatore della larghezza della traccia
Immettere i parametri attraverso la calcolatrice:
| Attuale | Spessore del rame | Aumento della temperatura |
| 2A | 1 oz/ft² (35 µm) | 10°C |
La calcolatrice suggerisce che la larghezza della traccia per lo strato esterno dovrebbe essere 25 mils.
Fase 3: Verifica del progetto
Applicare IPC-2221 standard per ricontrollare il calcolo per verificare la conformità agli standard industriali. Quindi, simulare il progetto su Software per PCB per confermare che la larghezza della traccia soddisfa i requisiti di corrente e termici.
Larghezza e spessore della traccia del PCB
Guida al calcolo
Per facilitare la comprensione, illustriamo il processo di calcolo della larghezza e dello spessore della traccia passo per passo.
Tipo di custodia: PCB ad alta corrente (5A/strato interno)
Standard e strumenti
Standard
- IPC-2152-2022: Specifiche generali per Corrente di carico Capacità di PCB (principale)
- IEC-62391-1: Specifiche di progettazione dell'affidabilità (Sollecitazioni meccaniche)
- UL 60950-1: Requisiti di sicurezza delle apparecchiature (limiti di aumento della temperatura)
Strumenti di progettazione
- Saturn PCB Toolkit V8.03 (Modulo di calcolo della corrente trasportata)
- Atlante delle curve di aumento della temperatura IPC-2152 (revisione 2018)
- Suite di simulazione termica ANSYS Icepak
Impostazioni dei parametri
- Foglio di rame Spessore: 2 oz/ft² (70μm) ±10% (conforme allo standard IPC-6012B Classe 2)
- Corrente continua: 5A (6A di picco, conforme ai requisiti transitori IEC-62391)
- Limite di aumento della temperatura: ΔT=10℃ (substrato FR4 Tg≥130℃)
Processo di calcolo della portata di corrente
Formula:
I_{max} = 5A ´times 1,2 (´testo{sicurezza}) = 6A
- Selezionare la figura A.7 di IPC-2152 (curva di convezione naturale dello strato interno).
- Valore teorico calcolato: 68 mils
Correzione ingegneristica:
- Compensazione della tolleranza di produzione: +10%
- Margine di invecchiamento: +10%
W_{final} = 68 \times 1.2 = 82 \text{ mils} \quad (\testo{arrotondato a 80 mils})
Progettazione di array di fori passanti termici
Requisiti di processo e di layout
- Disposizione sfalsata per ridurre la resistenza termica di 30%.
- Controllo della densità: 4 / pollice (passo = 250 mils)
- Specifiche sulle dimensioni del foro: foratura 10 mil → prodotto ≥ 8 mil (in linea con IPC-6012 Classe 3)
Sistema di dissipazione del calore a tre stadi
Design del cuscinetto del dissipatore di calore
- Dimensione minima: 400 x 400 mils² (flusso di calore 0,25W/mm² verificato)
- Approccio alla connessione: Saldatura perimetrale completa (riduce la resistenza termica del contatto)
Strategia di ottimizzazione delle maglie di rame
- Parametri della maglia: 20/20 mils (larghezza/interlinea)
- Tasso di apertura della finestra: ≥60% (Dissipazione del calore e EMC considerazioni)
Flusso del test di verifica
Fasi della simulazione ANSYS Icepak
1. Importare la struttura a strati del PCB (materiale conduttività termica)
2. Specificare le condizioni al contorno: temperatura ambiente 40 ℃ / convezione naturale
3. Applicare una corrente continua di 5A (tempo di funzionamento ≥ 30 minuti).
4. Criteri di accettazione: Temperatura massima ≤48℃ (ΔT=8℃)
Rapporto di simulazione tipico
| Parametro | Valore teorico | Valore di simulazione | Deviazione |
| Larghezza del filo | 80 milioni | 80 milioni | 0 |
| Numero di vias | 32 | 28 | -0.125 |
| Temperatura di picco | 48℃ | 49.2℃ | 0.025 |
Test fisici
Test di imaging termico a infrarossi
Ambiente di prova: box chiuso a temperatura costante (40 ± 1 ℃)
Metodo di caricamento: Sorgente DC 5A (ondulazione ≤ 3%)
Periodo di campionamento: Registrazione della mappa di distribuzione del calore ogni 5 minuti
Soglia di sicurezza: punto caldo locale ≤105℃ (temperatura di transizione vetrosa FR4 -20℃)
Test di invecchiamento accelerato
Standard di prova: IEC-60068-2-14
Condizioni di ciclismo: -40℃(30min) → +125℃(30min)
Giudizio di fallimento
Variazione di resistenza > 15%
Si vedono microfessure (rilevamento al microscopio 200 volte)
Lista di controllo di convalida per schede ad alta corrente
- Area di contatto del foro caldo e del pad termico ≥ 80%
- Tempo di esecuzione della simulazione Icepak ≥ 3 costante di tempo termica
- Resistenza di isolamento ≥100MΩ dopo il test di invecchiamento
Conclusione
PCB spessore della traccia è una preoccupazione per i produttori che vogliono produrre PCB efficienti e affidabili. In termini di progettazione della traccia, spessore del rame e capacità di trasporto della corrente, utilizzando i calcolatori dello spessore e della larghezza della traccia, si può ottenere il meglio da esso.
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Domande frequenti
A1: Per le tracce sugli strati esterni di una 1 oz di rame PCB che trasportano 2A, utilizzare circa 25 mil.. Per valori precisi, utilizzare una calcolatrice.
A2: Le tracce più spesse sono meno resistenti; ciò riduce la caduta di tensione e quindi la generazione di calore. Tuttavia, consumano più rame, con conseguente aumento dei costi.
A3: No. I livelli interni hanno scarsa dissipazione del calore e di solito richiedono tracce più larghe della stessa corrente degli strati esterni.
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