[PCB] 揭秘PCB设计生死线:走线宽度、铜厚与温升如何决定电流承载力?

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领卓打样 发表于 2025-11-19 09:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

  一站式PCBA加工厂家今天为大家讲讲PCB走线与过孔的电流承载能力有受什么影响?PCB走线与过孔的电流承载能力的影响因素。PCB走线与过孔的电流承载能力受线宽、铜厚、温升、层别及散热条件等多重因素影响,具体分析如下:


  PCB走线与过孔的电流承载能力的影响因素

  一、PCB走线电流承载能力的影响因素

  线宽

  核心参数:线宽越宽,横截面积越大,电阻越小,发热量越低,承载电流能力越强。

  经验公式(基于IPC-2152标准简化):

  外层走线:I≈0.048×ΔT0.44×A0.725内层走线:I≈0.024×ΔT0.44×A0.725

  (I为电流,ΔT为允许温升,A为横截面积)

  实例:1oz铜厚(35μm)下,10mil宽走线约承载0.675A,20mil宽可承载约1A。

  铜厚

  铜厚越厚,横截面积越大,电阻越小,承载能力越强。例如,2oz铜厚的载流能力约为1oz的2倍(实际受散热影响略低)。

  温升

  允许温升(ΔT)越高,承载电流越大,但需避免基材分解或器件损坏。典型设计温升目标为10°C(保守)、20°C(常见)、30°C(散热良好时)。

  层别与散热

  外层走线:暴露在空气中或覆盖阻焊层,散热条件好,载流能力约为内层的1.5-2倍。

  内层走线:包裹在基材中,散热困难,需降低电流承载预期。

  散热设计

  附近有大面积铜箔、散热孔或散热器时,可显著提升载流能力。例如,电源线加宽并铺铜可减少地电位波动。

  二、PCB过孔电流承载能力的影响因素

  孔径与镀铜厚度

  孔径:孔径越大,铜壁环形截面面积越大,承载能力越强。例如,0.3mm孔径过孔比0.2mm孔径承载能力更高。

  镀铜厚度:常见标准为20μm(0.7oz),高电流场景需加厚至35μm(1oz)或以上。镀铜越厚,电阻越小,承载能力越强。

  温升

  允许温升越高,承载电流越大。例如,10°C温升下,0.3mm孔径、25μm镀铜的过孔约承载1A;若温升提升至20°C,电流可增加约30%-50%。

  层别与散热

  外层过孔:散热条件优于内层,承载能力更高。

  内层过孔:需通过连接内层铜箔或散热焊盘增强散热,避免热量集中。

  并联过孔

  单个过孔电流不足时,可并联多个过孔分散电流。例如,10A电流需3-4个0.5mm孔径过孔并联,而非单个大孔。

  三、设计建议与优化策略

  优先查表或使用IPC-2152计算器

  根据铜厚、温升、层别等参数,通过标准表格或工具(如Saturn PCB Toolkit)快速确定线宽和过孔尺寸。

  关键路径加宽走线

  电源线和地线需比信号线宽,例如电源线宽度建议1.2-2.5mm(48-100mil),信号线宽度0.2-0.3mm(8-12mil)。

  高电流场景优化

  过孔设计:增加镀铜厚度(如≥35μm),并联多个过孔,避免密闭区域集中大电流过孔。

  散热增强:移除内层非功能焊盘(NFP),减少热量累积;在过孔周围增加铜箔面积,连接内层地平面辅助散热。

  冗余设计

  实际电流不超过理论载流能力的70%-80%,例如理论值3A的走线,设计电流不超过2.1A。

  仿真验证

  使用ANSYS SIwave或Cadence Allegro进行热力耦合分析,确保大电流路径(如10A以上)的温升和电流分布符合预期。

  关于PCB走线与过孔的电流承载能力有受什么影响?PCB走线与过孔的电流承载能力的影响因素的知识点,想要了解更多的,可关注领卓PCBA,如有需要了解更多PCBA打样、PCBA代工、PCBA加工的相关技术知识,欢迎留言获取!



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