PCB走线&过孔载流分析

 一、PCB走线载流能力情况分析

在PCB布线过程中，供电线一般要承受更大的电流，因此对PCB中电源线的设置进行仿真测试很有意义，根据目前实践总结的经验公式来对布线宽度进行配置如下：

I=KT^0.44A^0.75

其中K为修正系数，一般覆铜线在内层时取0.024，在外层时取0.048

T为最大温升，单位为摄氏度；

A为覆铜截面积，单位为平方MIL；

I为容许的最大电流，单位为安培(A)；

一般而言，PCB的走线铜厚取1oz(35um)，因此敷铜面积A只需要乘以线宽即可.

如下图所示为一般铜厚情况下的布线载流能力表：

备注：

1. 表格中所列的相关参数结果都是在标准25摄氏度的情况下，在实际的设计过程中，不仅需要考虑PC板使用环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等因素，表中电流载流能力限制条件更为严苛。
2. 焊盘位置处的载流能力往往要高于导线的承载能力，因此在设计过程中焊盘位置的情况要基于导线的情况进行考虑，在空间允许的前提下，使用较宽的走线最好。

连续走线厚度及线宽-载流能力图如下所示：

 

 

验算图表内容：

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

根据上述验算，可以看出在1oz-1mm-30度情况下，曲线基本吻合4A左右的电流。

二、PCB过孔载流能力情况分析

对于PCB上的过孔模型，可以简化近似为走线模型，根据走线模型计算方法，过孔情况如下所示：

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

T为最大温升，单位为摄氏度；

A为覆铜截面积，单位为平方MIL；

I为容许的最大电流，单位为安培(A)；

D为孔内径；

T_k为沉铜厚度(T_k一般为20um)；

常规情况下镀铜厚度IPC2级或者IPC3级标准一般为0.8mil(约20um)到1mil(约25um)，而对于一些HDI板，因为盲孔不易电镀同时为了细线制作的问题，会适度的降低对孔铜厚度的要求，因此也有极限孔铜厚度10um左右。

使用Saturn PCB Design Toolkit进行过孔载流能力仿真：

 

上述仿真结果显示了该参数下过孔的载流能力约为1.8A左右，这里采用公式结算为10A，显然软件仿真的条件更为苛刻而且真实。

Reference

PCB线宽、过孔大小与载流能力的关系：http://blog.sina.com.cn/s/blog_155903a570102yh0p.html

经验计算公式：https://blog.csdn.net/linuxmake/article/details/17954993

Saturn PCB Design Toolkit仿真软件下载：https://www.mr-wu.cn/saturn-pcb-toolkit-install/

本文及仿真软件下载