以前公司使用的PCB板通常都是6层、8层和10层,组件排列而且紧密,空间非常紧张。因此为了能够布下较粗的线,我们通常通过不断地压缩空间来布线。但是,有时候空间实在不够,在布局的限制下,我们只能根据需要适当减小走线的宽度,来满足布完线。
根据以往经验,我们得出在一般情况下1安培的电流基本需要使用1毫米宽的导线就可以满足。那么,根据这个经验我们是否可以推断出,10安培的电流它就需要使用10毫米宽的导线来满足呢?
在PCB板空间充足的情况下,确实可以按照这个比例来设计导线宽度。然而,在多层PCB中,当空间有限时,10毫米的导线宽度可能无法实现。这是因为多层PCB的内部走线空间通常非常有限,而导线宽度会增加占用面积,可能导致无法容纳较粗的导线。
基础知识,PCB电路板的铜箔厚度它是以盎司(OZ)为单位来进行测量的。1OZ厚的铜箔它指的是每平方英尺(FT2)的面积上均匀地铺设重量为1盎司的铜箔,这个铜箔厚度是35微米(um)或者0.035毫米(mm)。
通常,PCB电路板的铜箔厚度有三个规格选择,分别是0.5盎司、1盎司和2盎司。这些规格的铜箔主要是应用在消费类产品和通讯类的电子产品中。3OZ的铜箔就非常的少见,主要是用于需要承受非常大的电流、非常高的高压的电源产品中。
PCB板的电流承载能力主要有三个方面原因,分别是走线宽度、线厚(铜箔的厚度)以及温升高度。线宽越大,电流的承载能力就越强。
PCB制作的标准IPC-2221规定了一种计算线宽的方式,即通过将一些参数代入公式进行计算,得出所需线宽。
在IPC-2221标准里面,PCB线宽的计算公式中的参数包括:以下几个
第一点I是走线允许通过的最大的电流,它的单位为安培(A)。
第二点0.024和0.048是修正系数,通常是用K表示。对于内层走线,K=0.024;对于表层走线,K=0.048。
第三点dT是最大温升数据,单位是摄氏度(℃)。常见的最大温升数值有10还有20。
第四点A是PCB走线的截面积,等于铜的厚度乘以线宽的值,它的单位为平方密耳(mil^2)。
我们在网上找到几个不同的工具去计算走线的宽度,最后发现它们得出的结果基本是一样的,其中的两个工具计算出的结果是完全相同的。
给定的条件下(载流为10A,最大温升为10℃,环境温度为25℃,铜厚为1盎司,走线长度为10mm),通过这三个工具计算来得出的内层PCB走线的宽度约为18.71mm,表层PCB走线的宽度约为7.19mm。我们自己最后也使用IPC-2221的公式进行计算了一次,得出结果与工具得出的结果是一致的。
这里我们需要注意的是,即使这些工具的计算结果非常相近,但是在实际应用中我们还需要考虑到其他很多因素的影响,比如PCB板子材质、绝缘层的厚度、PCB走线间距等一些因素。所以,在实际制作中我们需要综合考虑这些因素的影响,并且咨询专业的PCB生产厂家来确保最后制作出的PCB板符合我们的需求。
今天的分析先到这里,得出的基本结论就是1A电流需要1mm的线宽来满足。