Die Leiterbahnbreite, die Messung eines leitenden Kupferpfads auf einer Leiterplatte, ist von enormer Bedeutung für die Gewährleistung eines effizienten Stromflusses, die Minimierung des Spannungsabfalls, die Steuerung der Wärmeableitung und die Wahrung der Signalintegrität. In diesem Artikel besprechen wir, was eine Leiterplattenbahn ist und warum es wichtig ist, sie beim Design von Leiterplatten zu berücksichtigen.
Was ist die Leiterbahnbreite in der Leiterplatte?
Unter Leiterbahnbreite versteht man die Breite oder Dicke der leitenden Kupferbahn auf einer Leiterplatte. Es ist ein wesentlicher Parameter, der die Strombelastbarkeit und den Widerstand der Leiterbahn bestimmt. Die Breite der Leiterbahn beeinflusst ihre Fähigkeit, elektrischen Strom ohne übermäßigen Spannungsabfall oder Überhitzung zu leiten.
Die Leiterbahnbreite wird normalerweise anhand ihrer Abmessungen angegeben, die üblicherweise in Millimetern (mm) oder Mils (1 mil = 0.001 Zoll) gemessen werden. Die Leiterbahnbreite ist wichtig, da sie sich direkt auf den Widerstand der Leiterbahn und ihre Fähigkeit auswirkt, den erforderlichen Strom zu verarbeiten, ohne übermäßige Wärmeentwicklung zu verursachen.
Welche Faktoren sind für die Leiterbahnbreite entscheidend?
Bei der Bestimmung der geeigneten Leiterbahnbreite im PCB-Design müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.
Aktuelle Tragfähigkeit
Die Leiterbahnbreite sollte ausreichend sein, um den erwarteten Strom zu bewältigen, ohne dass es zu übermäßigem Spannungsabfall oder Erwärmung kommt. Höhere Ströme erfordern im Allgemeinen größere Leiterbahnbreiten, um den Widerstand zu minimieren und eine Überhitzung zu verhindern.
Temperaturanstieg
Die Leiterbahnbreite beeinflusst die während des Stromflusses erzeugte Wärmemenge. Eine breitere Leiterbahn kann Wärme effektiver ableiten als eine schmalere Leiterbahn. Berücksichtigen Sie den akzeptablen Temperaturanstieg für Ihre Anwendung und wählen Sie eine Leiterbahnbreite, die den erforderlichen Strom bewältigen kann und gleichzeitig die Temperaturgrenzen einhält.
Hier ist ein Diagramm, das verschiedene Leiterbahnbreiten und entsprechende Stromwerte zeigt, die Ihren Temperaturanstieg auf 10 °C bei einem Kupfergewicht von 1 Unze/Quadratfuß begrenzen. Diese Tabelle soll Ihnen eine Vorstellung von der am besten geeigneten Leiterbahnbreite in Ihrem PCB-Design geben.
| Strom/A | Spurbreite (mil) | Spurbreite (mm) |
| 1 | 10 | 0.25 |
| 2 | 30 | 0.76 |
| 3 | 50 | 1.27 |
| 4 | 80 | 2.03 |
| 5 | 110 | 2.79 |
| 6 | 150 | 3.81 |
| 7 | 180 | 4.57 |
| 8 | 220 | 5.59 |
| 9 | 260 | 6.60 |
| 10 | 300 | 7.62 |
Hinweis: Vom IPC empfohlene Leiterbahnbreite für 1 oz Kupferplatine und 10 Grad Temperaturanstieg.
Kupfergewicht und -dicke
Der Dicke Die Stärke der Kupferschicht auf der Leiterplatte, üblicherweise in Unzen (oz) gemessen, wirkt sich auf die Strombelastbarkeit der Leiterbahn aus. Dickere Kupferschichten können höhere Ströme verarbeiten und ermöglichen so schmalere Leiterbahnbreiten. Beachten Sie das spezifische Kupfergewicht, das in Ihrem PCB-Design verwendet wird.
Signalintegrität
In digitalen oder analogen Hochgeschwindigkeitsschaltungen kann die Leiterbahnbreite die Signalintegrität beeinträchtigen, indem sie die Impedanz beeinflusst. Kontrollierte Impedanzspuren erfordern möglicherweise bestimmte Breiten, um die Signalqualität aufrechtzuerhalten und eine Signalverschlechterung zu verhindern.
Kupfertemperaturkoeffizient
Kupfer hat einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands, was bedeutet, dass sein Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Dieser Effekt sollte bei der Auswahl der Leiterbahnbreite berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass der Widerstandsanstieg aufgrund der Erwärmung innerhalb akzeptabler Grenzen liegt.
Fertigungskapazitäten
Berücksichtigen Sie die Fertigungskapazitäten Ihres Leiterplattenherstellers. Sie unterliegen möglicherweise Einschränkungen hinsichtlich der minimalen Leiterbahnbreite, die während des Herstellungsprozesses zuverlässig erreicht werden kann. Stellen Sie sicher, dass die gewählte Leiterbahnbreite mit den Möglichkeiten des Herstellers übereinstimmt.
Verfügbarer Board-Platz
Der verfügbare Platz auf der Leiterplatte kann die maximale Leiterbahnbreite einschränken, die Sie verwenden können. Es ist wichtig, ein Gleichgewicht zwischen der erforderlichen Leiterbahnbreite für die aktuelle Handhabung und dem verfügbaren Platz auf der Platine zu finden.
Verschiedene PCB-Leiterbahnbreiten und -dicken
Die PCB-Leiterbahnbreite, gemessen in Mil oder Tausend Zoll, ist ein wichtiger Parameter beim PCB-Design. Übliche Signale haben Leiterbahnbreiten von 7 bis 12 mil und Längen von bis zu mehreren Zoll.
Im Allgemeinen liegt die Dicke der Leiterplattenleiterbahn zwischen 0.008 Zoll und 0.240 Zoll und muss auf der gesamten Leiterplatte gleichmäßig sein. Es gibt eine große Auswahl an Leiterplatten auf dem Markt, darunter Einzelplatten-, Doppelplatten- und Mehrschichtplatten. Auch die Dicke der Leiterbahn variiert je nach Aufbau und Art der Leiterplatte.
Unabhängig von der Breite oder Dicke der Leiterplattenleiterbahn kann VictoryPCB entsprechend den Anforderungen des Leiterplattendesigns und der Stromüberlastfähigkeit der Anwendung angepasst und angepasst werden.
Hier ist eine Tabelle mit den Breiten- und Dickenbereichen für PCB-Leiterbahnen.
| Trace-Anwendung | Breitenbereich (mm) | Breitenbereich (mils) | Dickenbereich (oz) | Dickenbereich (Zoll) |
|---|
| Schwachstromsignale | 0.1 - 0.2 mm | 4 - 8 Mil | 0.5 - 2 Unzen | 0.0007 - 0.0028 Zoll |
| Mäßige aktuelle Signale | 0.2 - 0.3 mm | 8 - 12 Mil | 0.5 - 2 Unzen | 0.0007 - 0.0028 Zoll |
| Stromspuren | 0.3 - 1.0 mm oder breiter | 12 - 40 mil oder breiter | 1 - 3 Unzen oder mehr | 0.0014 - 0.0042 Zoll oder höher |
Wie berechnet man den PCB-Leiterbahnwiderstand?
Um den Widerstand einer Leiterplattenbahn zu berechnen, können Sie die folgende Formel verwenden:
R = (ρ * L) / (W * T)
Kennzahlen:
R ist der Widerstand der Leiterbahn in Ohm (Ω).
ρ (rho) ist der spezifische Widerstand des Spurenmaterials in Ohmmetern (Ω·m).
L ist die Länge der Spur in Metern (m).
W ist die Breite der Spur in Metern (m).
T ist die Dicke der Spur in Metern (m).
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Formel davon ausgeht, dass die Spur über ihre gesamte Länge eine gleichmäßige Breite und Dicke aufweist. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass das Spurenmaterial einen konstanten Widerstandswert aufweist, der je nach Temperatur variieren kann.
Es ist bequemer, ein Online-Tool zur Berechnung des PCB-Leiterbahnwiderstands zu verwenden, z. B. den PCB Trace Width Calculator von Schaltungsrechner, was bei der Wahl der Leiterbahnbreite bei der Berücksichtigung der Stromstärke als Orientierungshilfe dienen kann.
Bedenken Sie, dass neben der Leiterbahnbreite auch die Form der Leiterbahn und ihre Position auf der Leiterplatte Auswirkungen auf die Signalreflexion und Störfestigkeit haben können. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollten Sie das Gesamtdesign berücksichtigen und sich an Experten oder spezialisierte Hersteller wenden, um sicherzustellen, dass die Leiterbahnbreite Ihren spezifischen Anforderungen entspricht.
Indem Sie die Bedeutung der Leiterbahnbreite verstehen und verschiedene Faktoren im Designprozess berücksichtigen, können Sie Ihre Leiterplatte für einen effizienten Stromfluss, einen reduzierten Spannungsabfall, eine effektive Wärmeableitung und eine zuverlässige Signalintegrität optimieren.
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