载流与温升IPC-2221 6.2 导电材料要求

成品印制板上导线最小宽度和厚度主要按要求的载流量和导线最大允许温升来定。对印制板内外层导线、最小导线宽度和厚度应依照公式 I = k*ΔT^0.44*A^0.725

式中: I为电流、单位为安培(A)、A为截面积、单位为平方密耳(mil2)、Δ、T为温升、单位为摄氏度(℃)、k为常数,外层: k = 0.048;对于内层: k = 0.024

导线的允许温升定义为印制板层压板材料最高安全操作温度和印制板承受的最高热环境温度之差。对于对流冷却的印制板组装件、热环境是印制板使用处的最高室温。对处于对流环境中的传导冷却印制板组装件、温升由于传导冷却零件的耗散能造成、还宜考虑通过印制板和/或散热片到冷片的温升。对真空环境下传导冷却的印制板组装件、热环境是零件耗散能的温升和通过印制板和/或散热片到冷片的温升。真空环境下宜考虑零件、印制板组装件和冷片间辐射传热的影响。

对内层而言导线厚度是层压基板铜箔厚度、除非用到盲孔/埋孔、这时铜箔厚度包括铜工艺镀层。对外层而言、导线厚度也包括镀通孔工艺中沉积镀铜的厚度、但不包括焊料涂层、锡铅镀层或二次镀层的厚度。宜注意到首选印制板材料的标准图规定的箔厚度只是标称厚度值、一般变化范围可达±10%。对于外层电镀
前处理会减少底层铜厚度、铜总厚也将变化。而且既然镀铜厚度由镀通孔孔壁铜厚要求而定、而相对应的外层铜可以与镀通孔孔壁镀层厚度不一样(见10.1.1)。因此、如果导线厚度是关键的、成品板导线最小厚度宜在布设总图中注明。

根据中学物理知识可以知道一个物体的电阻与材料、横截面积、长度有关。由于我们的电流是在铜皮上走,所以电阻率是固定的。横截面积可以看作铜皮的厚度,也就是PCB加工选项中的铜厚

通常铜厚以OZ来表示,1 OZ的铜厚换算过来就是35 um,2 OZ是70 um,依此类推。那么可以很轻易地得出结论:在PCB上要通过大电流时,布线就要又短又粗,同时PCB的铜厚越厚越好。

并且随着宽度的增加,PCB载流能力并不是严格按照线性增加,而是增加幅度慢慢减小,这也是和实际工程里的情况一致。如果提高温升,导线的载流能力也能够得到提高。

通过这两个表,能得到的PCB布线经验是:增加铜厚、加宽线径、提高PCB散热能够增强PCB的载流能力。

电气间距IPC-2221截取

只要有可能、各别层上导体间距宜最大化。导线间、导电图形间、层间导电间距(z轴)以及导电材料间(例如导电标记或
固定件)和导线间的最小间距应符合电气性能要求。

用到高电压、特别是交流电(AC)和大于200伏的脉冲电压时、材料的介电常数和电容性分配作用必须连同间距一起考虑。电压超过500伏时、表中“(每伏的)”数据必须加到500伏的值上。
例如、对600伏B1型板的电间距计算如下:
600V-500V = 100V     0.25mm[0.00984in] + (100V×0.0025mm)= 0.50mm[0.0197in]间距

由于设计关键性而考虑使用其它导线间距可能时、个别层(同一面)上导线间距应大于表6-1中要求的最小间距。印制板板面设计时就宜考虑给外层高阻抗或高电压线路区以最大间距。这会减少因高湿度或凝结水气导致的漏电问题。应避免完全依赖于涂层来保持导线间的高表面电阻。

B1 – 内层导体
B2 – 外层导体,未涂敷,海拔高度3050 m以下
B3 – 外层导体,未涂敷,海拔高度3050 m以上
B4 – 外层导体,永久性聚合物涂敷,(任何海拔)
A5 – 外层导体,组件经敷形涂敷,(任何海拔)
A6 – 外部元器件引线/端子,未涂敷
A7 – 外部元器件引线/端子,敷形涂敷,(任何海拔)

最后修改日期: 2022-05-18

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