trükkplaadi läbiviigud on kriitilised juhtivad kanalid erinevate vooluahelate ühendamisel ning nende liigvooluvõime mõjutab otseselt kogu vooluahela süsteemi jõudlust ja töökindlust. Eriti suure vooluga rakenduste stsenaariumide korral, nagu toiteahelad, võimsusvõimendi vooluringid jne, kui ühenduslüli liigvooluvõimet ei käsitleta õigesti, võib see põhjustada kohalikku ülekuumenemist, jootekoha eraldumist ja isegi trükkplaadi põletamist, mis põhjustab seadme rikke.
1, Peamised tegurid, mis mõjutavad läbi-augu vooluvõimsust
Läbivate aukude läbimõõt ja kogus
Läbiva{0}}ava läbimõõt mängib selle vooluvõimes otsustavat rolli. Voolutiheduse põhimõtte kohaselt on samade voolutingimuste korral seda suurem, mida suurem on läbiva-ava läbimõõt, seda suurem on voolu läbi-läbilõike pindala ja seda väiksem on voolutihedus. Näiteks suure voolutugevusega toitemoodulis, mis kasutab 0,3 mm läbimõõduga läbipääsu ja 0,5 mm läbimõõduga läbimõõtu, 10A voolu läbimisel tõuseb 0,3 mm läbimõõt suure voolutiheduse tõttu kiiresti 140 kraadini, ületades oluliselt FR4 materjali tolerantsivahemikku (üldiselt on FR4 materjali töötemperatuur piiratud alla 125 kraadi, termilise rikke oht on tõsine). 0,5 mm läbiva augu temperatuur püsib stabiilsena 85 kraadi juures, mis jääb siiski ohutusse vahemikku. Lisaks saab mitme läbiviigu paralleelne kasutamine voolu tõhusalt jaotada. 15A koguvoolu korral võib ühe 0,5 mm läbipääsu temperatuur ulatuda kuni 130 kraadini, lähenedes ohulävele. Kuid pärast kolme 0,5 mm läbiviigu paralleelset ühendamist langeb temperatuur 75 kraadini. Kui 0,5 mm läbipääsude arvu suurendatakse paralleelselt viieni, langeb temperatuur veelgi 60 kraadini ja süsteemi stabiilsus paraneb oluliselt.
Vaskplaadi paksus
Läbilaskeava siseseina vaskkatte paksus määrab selle juhtivuse. Levinud vaskkatte paksused hõlmavad 18 μm, 25 μm ja kõrgemaid spetsifikatsioone. Võttes näitena sama läbimõõduga 0,5 mm läbipääsu, ulatub 10A voolu läbimisel 18 μm vasega kaetud läbipääsu temperatuur 92 kraadini, temperatuur langeb 25 μm vasega katmisel 78 kraadini ja 50 μm vasega kaetud läbipääsu temperatuur on ainult 65 kraadi. See näitab, et kui vaskplaadi paksus suureneb, väheneb läbilaskeava takistus, voolu läbimisel tekkiv soojus väheneb ja soojuse hajumise efekt paraneb oluliselt, suurendades seeläbi oluliselt läbipääsu ülevooluvõimet.
trükkplaadi kihi number ja vasest ühendamise viis
Trükkplaadi kihtide arv ning ühendusviis läbiva ja sisemise vasekihi vahel mõjutavad läbipääsu soojusjuhtivust. Kui mitmekihilistel trükkplaatidel saab läbiviigu tõhusalt ühendada mitme sisemise vasekihiga, siis soojust saab hajutada rohkemate radade kaudu, mis on kasulik läbilaskevõime parandamiseks.
Soojuse hajutamise meetmed
Soojuse hajutamise meetmete täielikkus mõjutab suuresti ka läbiva{0}}liigvoolu võimet. Soojust hajutava vaskfooliumi paigaldamine läbipääsu lähedale võib kiiresti hajutada läbilaskeava tekitatud soojust ja vähendada läbipääsu temperatuuri. Kuumade läbipääsude kasutamine on sama oluline, kuna need võivad suunata soojust trükkplaadi teistesse soojuseralduspiirkondadesse. Lisaks võivad soojust hajutavad materjalid, nagu soojusjuhtiv liim, täites läbi kaudu, tõhusalt suurendada soojuse hajumise efekti.
keskkonnatingimused
Temperatuuril ja õhuvoolul töökeskkonnas on vaieldamatu mõju läbi{0}}ava läbilaskevõimele. Kõrge temperatuuriga keskkondades suureneb läbilaskeava enda soojuse hajumise raskus ja vastavalt väheneb selle liigvooluvõimsus. Näiteks ümbritseva õhu temperatuuril 50 kraadi on läbi voolu läbitav vool madalam kui toatemperatuuril 25 kraadi. Hea õhuvool, nagu sundõhujahutus või loomulikud konvektsioonitingimused, võivad kiirendada pinnasoojuse hajumist läbi läbipääsu ja aidata parandada läbilaskevõimet. Mõnedes välistingimustes kasutatavates elektroonikaseadmetes on suurte temperatuurimuutuste ja piiratud ventilatsioonitingimuste tõttu vaja läbiviike hoolikamalt kavandada, et kohaneda karmide keskkondade väljakutsetega liigvooluvõimsusel.
2, läbiva-ava läbilaskevõime hindamismeetod
Standardsete võrdlusandmete järgi
Kuigi praegu puudub ühtne standard spetsiaalselt läbipääsude liigvooluvõimsuse kohta, saab trükkplaadi vaskjuhtmete voolukandevõime andmetele IPC-2152 standardis viidata viade liigvooluvõimsuse esialgseks hindamiseks. See standard annab võrdlusväärtused erinevate liinilaiuste ja vase paksusega voolu kandevõime jaoks teatud temperatuuritõusu tingimustes. Läbiva struktuuri ja tavaliste vaskjuhtmete erinevuste tõttu saab neid andmeid siiski kasutada ainult ligikaudsete viidetena ja neid tuleb praktilistes rakendustes kohandada vastavalt konkreetsetele olukordadele.
eksperimentaalne testimine
Eksperimentaalne testimine on otsene ja usaldusväärne meetod{0}}augu liigvooluvõime hindamiseks. Tegeliku testimisahela ehitamisega suunatakse läbivatele aukudele erineva suurusega vool ning temperatuuriandurite abil jälgitakse reaalajas läbiviidud aukude temperatuurimuutusi. Näiteks valitakse katses mitu samade spetsifikatsioonidega läbipääsu ja juhitakse läbi erinevad voolud, nagu 1A, 3A, 5A, ning registreeritakse vastavad temperatuurid. Vooluväärtus, mille juures temperatuur jõuab FR4 materjali tolerantsi piirini, on selle tingimuse korral läbipääsu maksimaalne ülevooluvõimsus. See meetod võib intuitiivselt kajastada VI-de toimivust praktilises töös, kuid katseprotsess on aeganõudev{9}}ja töömahukas ning seda mõjutavad sellised tegurid nagu testimiskeskkond ja seadmete täpsus.
Soojussimulatsiooni analüüs
Professionaalse soojussimulatsiooni tarkvara abil koostage trükkplaadi avade kolme-dimensiooniline termomudel, et simuleerida läbiviikude temperatuurijaotust erinevate voolukoormuste korral. Simulatsioonimudelis saab täpselt määrata selliseid parameetreid nagu läbimõõt, vaskplaadi paksus, trükkplaadi kihi number ja soojuse hajumise tingimused. Neid parameetreid muutes saab jälgida juhtmestiku temperatuuri muutusi, et hinnata ülevoolu võimet. Võrreldes simulatsiooni abil 0,3 mm, 0,5 mm ja 0,8 mm läbimõõduga läbimõõtude temperatuuri 10A voolu all, on selge, et erineva läbimõõduga läbipääsude liigvooluvõimsuses on erinevusi. Termilise simulatsiooni analüüs on tõhus ja võib igakülgselt arvesse võtta mitmeid tegureid, pakkudes tugevat alust disaini kaudu optimeerimiseks. Simulatsioonitulemuste täpsus sõltub aga mudeli parameetrite seadistuste ratsionaalsusest.
3, disaini optimeerimise strateegia läbivate aukude vooluvõimsuse suurendamiseks
Optimeerige suuruse ja paigutuse kaudu
Projekteerimisetapis on soovitatav kasutada võimalikult palju suurema läbimõõduga avasid, eelistatavalt 0,5 mm või suuremaid, et vähendada voolutihedust ja minimeerida soojuse teket. Suure vooluga rakenduste puhul tuleks paralleelselt ühendada mitu läbiviiku. Voolude puhul, mis on suuremad kui 5A, on soovitatav kasutada Suurem kui 3 0.5mm või sellega võrdne läbiviigud. Samal ajal planeerige viade paigutus mõistlikult, et vältida viade liigset kontsentratsiooni ja vältida liigset soojuse akumuleerumist kohalikes piirkondades. Näiteks toitetasandi ja alusplaadi vaheline ühendus, millel on ühtlaselt jaotatud ühenduslülid, võib tõhusalt tasakaalustada voolu ja parandada üldist liigvooluvõimet.
Suurendage vaskplaadi paksust
Kui trükkplaadi tootmisprotsess seda võimaldab, võib väljundi siseseina vaskkatte paksuse suurendamine 25 μm-ni või rohkem juhtme soojustakistust oluliselt vähendada ja suurendada selle liigvooluvõimet. Näiteks serveri emaplaadil, mis nõuab äärmiselt suurt võimsuse stabiilsust, suurendati läbipääsuavade vaskkatte paksust 18 μm-lt 35 μm-le. Pärast testimist vähenes läbipääsuavade temperatuur suure voolukoormuse korral oluliselt ja süsteemi stabiilsus paranes oluliselt.
Täiustatud soojuse hajumise disain
Asetage läbiva ümber suur ala soojust hajutavat vaskfooliumi ja tagage hea ühendus läbipääsu ja soojust hajutava vaskfooliumi vahel, tagades tõhusa soojusjuhtivuse. Korraldage mõistlikult termilised läbipääsud, et hajutada soojust trükkplaadi teistesse soojuseralduspiirkondadesse. Lisaks suurendab soojust hajutavate materjalide, näiteks soojust juhtiva värvi, katmine läbipääsu pinnale soojuse hajumise efekti veelgi. Suure võimsusega elektroonikaseadmetes, nagu tööstuslike sagedusmuundurite trükkplaadid, võivad need soojuse hajumise meetmed tõhusalt parandada töökindlust suure vooluga keskkondades.
Reguleerige vastavalt tegelikele rakendusstsenaariumidele
Võtke täielikult arvesse trükkplaadi tegelikku kasutuskeskkonda, nagu töötemperatuur, niiskus, ventilatsioonitingimused jne, ja optimeerige läbiva-ava kujundus vastavalt sellele. Kõrge temperatuuriga keskkondades suurendage sobivalt läbipääsuavade suurust või arvu; Niiskes keskkonnas tugevdage läbivate avade kaitsemeetmeid, et vältida korrosioonist tingitud liigvooluvõimsuse vähenemist.