PCB走線&過孔載流分析

 一、PCB走線載流能力情況分析

在PCB佈線過程中，供電線一般要承受更大的電流，因此對PCB中電源線的設置進行仿真測試很有意義，根據目前實踐總結的經驗公式來對佈線寬度進行配置如下：

I=KT^0.44A^0.75

其中K爲修正係數，一般覆銅線在內層時取0.024，在外層時取0.048

T爲最大溫升，單位爲攝氏度；

A爲覆銅截面積，單位爲平方MIL；

I爲容許的最大電流，單位爲安培(A)；

一般而言，PCB的走線銅厚取1oz(35um)，因此敷銅面積A只需要乘以線寬即可.

如下圖所示爲一般銅厚情況下的佈線載流能力表：

備註：

1. 表格中所列的相關參數結果都是在標準25攝氏度的情況下，在實際的設計過程中，不僅需要考慮PC板使用環境、製造工藝、板材工藝、板材質量等因素，表中電流載流能力限制條件更爲嚴苛。
2. 焊盤位置處的載流能力往往要高於導線的承載能力，因此在設計過程中焊盤位置的情況要基於導線的情況進行考慮，在空間允許的前提下，使用較寬的走線最好。

連續走線厚度及線寬-載流能力圖如下所示：

 

 

驗算圖表內容：

4A  1oz(35um-1.38mil)  1mm(40mil) A = 55.12mil²  A^0.75 = 20.23

KA^0.75 = 0.97   T=30   I=KT^0.44A^0.75 = 4.33A

根據上述驗算，可以看出在1oz-1mm-30度情況下，曲線基本吻合4A左右的電流。

二、PCB過孔載流能力情況分析

對於PCB上的過孔模型，可以簡化近似爲走線模型，根據走線模型計算方法，過孔情況如下所示：

I=0.048*T^0.44A^0.75  A=PI*(D+T_k)*T_k

T爲最大溫升，單位爲攝氏度；

A爲覆銅截面積，單位爲平方MIL；

I爲容許的最大電流，單位爲安培(A)；

D爲孔內徑；

T_k爲沉銅厚度(T_k一般爲20um)；

常規情況下鍍銅厚度IPC2級或者IPC3級標準一般爲0.8mil(約20um)到1mil(約25um)，而對於一些HDI板，因爲盲孔不易電鍍同時爲了細線製作的問題，會適度的降低對孔銅厚度的要求，因此也有極限孔銅厚度10um左右。

使用Saturn PCB Design Toolkit進行過孔載流能力仿真：

 

上述仿真結果顯示了該參數下過孔的載流能力約爲1.8A左右，這裏採用公式結算爲10A，顯然軟件仿真的條件更爲苛刻而且真實。

Reference

PCB線寬、過孔大小與載流能力的關係：http://blog.sina.com.cn/s/blog_155903a570102yh0p.html

經驗計算公式：https://blog.csdn.net/linuxmake/article/details/17954993

Saturn PCB Design Toolkit仿真軟件下載：https://www.mr-wu.cn/saturn-pcb-toolkit-install/

本文及仿真軟件下載