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精品文檔-下載后可編輯PCB過(guò)孔的孔徑大小對(duì)通流的影響-設(shè)計(jì)應(yīng)用對(duì)于很多新入行的人來(lái)說(shuō),不清楚PCB的線(xiàn)寬應(yīng)該設(shè)置為多少,這里作一下解釋。對(duì)于PCB布線(xiàn)線(xiàn)寬的設(shè)置,主要要考慮兩個(gè)問(wèn)題:一是流過(guò)的電流大小。比如對(duì)于電源線(xiàn)來(lái)說(shuō),需要考慮電路工作時(shí)流過(guò)的電流,如果流過(guò)的電流大,則走線(xiàn)不能太細(xì)。二是要考慮板廠的實(shí)際制板能力。如果所需要的電流很?。ㄈ缧盘?hào)線(xiàn)),那就可以走的細(xì)一些。有時(shí)候PCB面積小,器件多,就想走線(xiàn)盡量細(xì),但是如果過(guò)細(xì)可能PCB板廠就制作不出來(lái)了,或者能做不出但不良率上升。這個(gè)可以向PCB板廠確認(rèn)。就我所知,線(xiàn)寬0.2mm,線(xiàn)間距0.2mm,一般的板廠都是可以做的。線(xiàn)寬0.127mm就不是都能做了,業(yè)界的線(xiàn)寬標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是0.1mm。后續(xù)隨著技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)更細(xì)。至于過(guò)孔的大小,也可以直接向板廠確認(rèn),畢竟就算你用小孔徑的過(guò)孔設(shè)計(jì)出來(lái)PCB,但是板廠做不了,或者能做但是成本高昂也不行。就我所知外徑0.5mm,內(nèi)徑0.3mm基本所有板廠都是可以做的。在PCB中過(guò)孔放多了對(duì)電路有影響嗎?從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看,一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間的鉆孔(drillhole),二是鉆孔周?chē)暮副P(pán)區(qū)。這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線(xiàn)空間,此外,過(guò)孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái)了成本的增加,而且過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng),也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí),就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,如果一塊正常的6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil.那么,一般條件下PCB廠家能提供的鉆孔直徑只能達(dá)到8Mil。隨著激光鉆孔技術(shù)的發(fā)展,鉆孔的尺寸也可以越來(lái)越小,一般直徑小于等于6Mils的過(guò)孔,我們就稱(chēng)為微孔。在HDI(高密度互連結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到微孔,微孔技術(shù)可以允許過(guò)孔直接打在焊盤(pán)上(Via-in-pad),這大大提高了電路性能,節(jié)約了布線(xiàn)空間。過(guò)孔在傳輸線(xiàn)上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn),會(huì)造成信號(hào)的反射。一般過(guò)孔的等效阻抗比傳輸線(xiàn)低12%左右,比如50歐姆的傳輸線(xiàn)在經(jīng)過(guò)過(guò)孔時(shí)阻抗會(huì)減小6歐姆(具體和過(guò)孔的尺寸,板厚也有關(guān),不是減小)。但過(guò)孔因?yàn)樽杩共贿B續(xù)而造成的反射其實(shí)是微乎其微的,其反射系數(shù)僅為:(44-50)/(44+50)=0.06,過(guò)孔產(chǎn)生的問(wèn)題更多的集中于寄生電容和電感的影響。重要線(xiàn)路上還是將過(guò)孔的數(shù)量減到少為。PCB過(guò)孔的孔徑大小對(duì)通流的影響我們先用Saturn的工具來(lái)算一下過(guò)孔的載流,還是采用IPC2152修正后的規(guī)范。鍍銅厚度IPC2級(jí)或者IPC3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般為0.8mil到1mil,我本來(lái)的計(jì)劃是使用較小的0.8mil。上周五周六的高速先生培訓(xùn),有朋友提出極限情況下,過(guò)孔孔壁的鍍銅厚度可能上下寬,中間窄,所以窄的地方極限可能是0.7mil。1雖然我覺(jué)得一個(gè)好的板廠,還是能滿(mǎn)足至少0.8mil的孔壁鍍銅厚度。不過(guò)在這篇文章,我還是決定采納那位朋友的意見(jiàn),按照TheWorstCase為0.7mil的孔壁鍍銅厚度來(lái)進(jìn)行評(píng)估。焊盤(pán)焊盤(pán)對(duì)上面表格,我的一些分析:1、12mil的孔徑可以安全承載1.2A左右電流,比行業(yè)里普遍認(rèn)可的0.5A要寬松;2、更大的16mil、20mil甚至24mil的孔徑,在載流上優(yōu)勢(shì)并不明顯,也就是很多人回答說(shuō)并不是線(xiàn)性增加。所以我個(gè)人會(huì)比較推薦使用10~12mil的孔徑來(lái)承載電流,效率更高,也更方便設(shè)計(jì)。那么,是不是知道這個(gè)過(guò)孔載流數(shù)據(jù),然后就可以安全的進(jìn)行設(shè)計(jì)了呢?我們來(lái)看看一些仿真的:焊盤(pán)20A電流,打了20個(gè)12mil過(guò)孔,按照每個(gè)孔承載1.2A來(lái)計(jì)算,感覺(jué)非常安全。但是實(shí)際上電流并沒(méi)有你想象的聽(tīng)話(huà),并不是在20個(gè)過(guò)孔里面平均分配的。簡(jiǎn)單的DC仿真,就可以看到過(guò)孔電流的情況。有些過(guò)孔走了2.4A的電流,有些才200mA。當(dāng)然,這個(gè)設(shè)計(jì)可能終并不會(huì)有太大風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?2mil的過(guò)孔在溫升30度的時(shí)候是可以承載2A以上電流的。但是,如果不均勻性進(jìn)一步放大呢?這個(gè)是和你電流的通道,過(guò)孔的分布、數(shù)量都有關(guān)系的,萬(wàn)一某個(gè)過(guò)孔走了3A甚至4A的電流呢?并且這時(shí)候你打25個(gè)或者30個(gè)過(guò)孔,只要沒(méi)有在電流的關(guān)鍵位置,提供的幫助并不會(huì)很大。原因就還是那句話(huà):電流沒(méi)有你想象的聽(tīng)話(huà)。這個(gè)結(jié)論在確定銅皮寬度時(shí)也是成立的。我們從很多的仿真結(jié)果都能發(fā)現(xiàn),當(dāng)大電流設(shè)計(jì)在一層銅皮不夠用的情況下,多增加一層來(lái)走電流,電流也并不會(huì)平均分配。由于文章篇幅的關(guān)系,沒(méi)法放太多的,如果大家感興趣,可以在微信后臺(tái)聯(lián)系高速先生我。只要回復(fù)的人比較多,我們可以加一篇文章討論這個(gè)問(wèn)題。所以上期的問(wèn)題答復(fù),我給大家都扣了1分,原因就是:在電流達(dá)到20A這個(gè)量級(jí)或者更大時(shí),常規(guī)的通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或者公式計(jì)算的銅皮載流和過(guò)孔載流,都存在風(fēng)險(xiǎn)。有效的方式就是通過(guò)DC仿真軟件來(lái)進(jìn)行評(píng)估。幫Sigrity
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