Piirilevylaskurit: johdinleveys, impedanssi, vian virta ja MSL
Neljä nopeaa tarkistusta piirilevysuunnitteluun ja tuotantoon. Jokaisen kaava ja rajoitukset näkyvät tuloksen vieressä.
Toimii selaimessasi. Syöttämiäsi tietoja ei lähetetä minnekään.
Johdinleveys virran mukaan (IPC-2152)
Pienin johdinleveys virralle ja sallitulle lämpötilan nousulle ulko- ja sisäkerroksissa.
Laskentatapa ja rajoitukset
IPC-2152 korvasi vanhat IPC-2221-käyrät vuonna 2009. Standardissa ei ole yhtä kaavaa, joten laskuri käyttää laajasti julkaistua sovitusta IPC-2152:n peruskäyrään:
A [mil²] = (117.555 · ΔT^-0.913 + 1.15) · I^(0.84 · ΔT^-0.018 + 1.159)
width = A / copper thickness
Peruskäyrä koskee johdinta 1,78 mm FR-4-levyssä ilman kuparitasoja, liikkumattomassa ilmassa. Se on varovainen useimmille todellisille levyille: kuparitasot, ohuempi eriste tasoon ja ilmavirta antavat johtimen kantaa enemmän virtaa. IPC-2152 käyttää samaa peruskäyrää ulkokerroksen johtimille, jotka käytännössä pysyvät hieman viileämpinä.
Vertailuksi näytetään vanha IPC-2221-tulos valitulle kerrokselle:
I = k · ΔT^0.44 · A^0.725 k = 0.048 external, 0.024 internal
Käytä virroille noin 30 A asti ja 1–100 °C:n lämpötilan nousulle. Resistanssi lasketaan kuparin arvoilla 1,724 µΩ·cm (20 °C) ja 0,393 %/°C ympäristön lämpötilan ja nousun summassa. Pitkät suurvirtajohtimet, pulssikuormat ja kuumien komponenttien vieressä kulkevat johtimet vaativat lämpösimuloinnin tai mittauksen.
Impedanssi: mikroliuska ja liuskajohdin
Yksittäisen johtimen ominaisimpedanssi ja leveys, jolla saavutetaan tavoiteimpedanssi.
Laskentatapa ja rajoitukset
Laskuri käyttää IPC-2141:n suljetun muodon approksimaatioita, joissa t on kuparin paksuus:
microstrip: Z0 = 87 / √(εr + 1.41) · ln(5.98 h / (0.8 w + t)) valid 0.1 ≤ w/h ≤ 2, 1 ≤ εr ≤ 15
stripline: Z0 = 60 / √εr · ln(4 b / (0.67 π (0.8 w + t))) valid w/b < 0.35, t/b < 0.25
delay: microstrip 85 · √(0.475 εr + 0.67) ps/in, stripline 85 · √εr ps/in
Liuskajohtimessa b on kahden referenssitason välinen etäisyys, ja johdin on niiden keskellä. Voimassaoloalueellaan kaavat poikkeavat kenttäratkaisijasta tyypillisesti muutaman ohmin; alueen ulkopuolella virhe voi olla suuri, eikä tavoiteleveyttä silloin anneta.
Kaavat eivät huomioi juotosestettä, syövytyksen puolisuunnikasprofiilia, lasikudosta eivätkä εr:n taajuusriippuvuutta, eivätkä ne kata differentiaalipareja. Käytä tulosta kerrosrakenteen suunnitteluun ja anna piirilevyvalmistajan vahvistaa lopullinen leveys kenttäratkaisijallaan ja omilla laminaattitiedoillaan. Comtec Labs valmistaa impedanssikontrolloituja levyjä kumppanivalmistajien kanssa.
Vian virtakestoisuus
Virta, jonka pinnoitettu läpivientivia kantaa annetulla lämpötilan nousulla, sekä sen resistanssi ja jännitehäviö.
Laskentatapa ja rajoitukset
Pinnoitettua holkkia käsitellään johtimena, jonka poikkipinta-ala on kupariputken, ja siihen sovelletaan samaa IPC-2152-sovitusta kuin johdinlaskurissa:
A = π · t · (d + t) d = finished hole, t = plating
I = (A / (117.555 · ΔT^-0.913 + 1.15))^(1 / (0.84 · ΔT^-0.018 + 1.159))
Via on lyhyt ja liittyy yleensä tasoihin, jotka levittävät sen lämpöä, joten todellinen kestoisuus on usein tätä suurempi. Luvut eivät koske täytettyjä tai suljettuja vioja, mikroviaa eivätkä pulssivirtoja. Rinnakkaiset viat jakavat virran tasan vain, jos niiden reitit ovat yhtä pitkät; sijoita ne tasaisesti ja jätä marginaalia.
MSL-lattia-aika ja paisto (J-STD-033)
Kuinka kauan kosteusherkkä komponentti saa olla kuivapakkauksen ulkopuolella, paljonko aikaa on jäljellä ja vertailupaisto ylityksen jälkeen.
Laskentatapa ja rajoitukset
Lattia-aika on aika, jonka kosteusherkkä komponentti saa olla kuivapakkauksen ulkopuolella ennen reflow-juotosta. J-STD-033 antaa sen vertailuolosuhteissa ≤ 30 °C ja 60 %RH (MSL 1: ≤ 30 °C / 85 %RH): MSL 1 rajaton, MSL 2 vuosi, MSL 2a neljä viikkoa, MSL 3 168 h, MSL 4 72 h, MSL 5 48 h, MSL 5a 24 h. MSL 6 -komponentit on paistettava ennen käyttöä ja juotettava etiketin ajan kuluessa.
Vertailuolosuhteita lämpimämmässä tai kosteammassa lattia-aika on lyhyempi, eikä laskuri anna lukua: käytä J-STD-033:n alennustaulukoita tai käsittele komponentit ylitettyinä. Viileämmässä ja kuivemmassa standardiarvo on turvallinen ja varovainen.
Paistoajat ovat J-STD-033:n taulukon 4-1 vertailuarvot komponenteille, joiden lattia-aika on ylittynyt yli 72 tunnilla, kotelon paksuuden mukaan 4,5 mm asti. Kelat ja monet tarjottimet eivät kestä 125 °C:ta. Tarkista aina standardin voimassa oleva revisio ja komponentin etiketti, jotka ovat ensisijaisia. Comtec Labsilla kosteusherkät komponentit säilytetään kuivavarastossa, paistetaan tarvittaessa ja niiden lattia-aika kirjataan.
Suunnitteletko levyä? Lähetä Gerberit ja BOM tarjouspyynnön mukana, niin tarkistamme valmistettavuuden tarjouksen yhteydessä.
Pyydä tarjous