Kretskortsräknare: ledarbredd, impedans, viaström och MSL
Fyra snabba kontroller för layout och produktion, med formeln och begränsningarna för var och en bredvid resultatet.
Körs i din webbläsare. Inget du anger skickas någonstans.
Ledarbredd mot ström (IPC-2152)
Minsta ledarbredd för en ström och en tillåten temperaturhöjning, för yttre och inre lager.
Så räknas det och begränsningar
IPC-2152 ersatte de gamla IPC-2221-kurvorna 2009. Standarden ger ingen enskild formel, så räknaren använder en allmänt publicerad kurvanpassning av IPC-2152:s baskurva:
A [mil²] = (117.555 · ΔT^-0.913 + 1.15) · I^(0.84 · ΔT^-0.018 + 1.159)
width = A / copper thickness
Baskurvan gäller en ledare i ett 1,78 mm FR-4-kort utan kopparplan, i stillastående luft. Den är försiktig för de flesta verkliga kort: kopparplan, tunnare dielektrikum till ett plan och luftflöde låter ledaren bära mer ström. IPC-2152 använder samma baskurva för yttre ledare, som i praktiken blir något svalare.
Som jämförelse visas det äldre IPC-2221-resultatet för valt lager:
I = k · ΔT^0.44 · A^0.725 k = 0.048 external, 0.024 internal
Använd för strömmar upp till cirka 30 A och temperaturhöjningar på 1–100 °C. Resistansen räknas med koppar 1,724 µΩ·cm (20 °C) och 0,393 %/°C vid omgivningstemperatur plus höjningen. Långa högströmsledare, pulsade laster och ledare bredvid varma komponenter kräver termisk simulering eller mätning.
Kontrollerad impedans: mikrostrip och stripline
Karakteristisk impedans för en enkel ledare och bredden som ger en målimpedans.
Så räknas det och begränsningar
Räknaren använder de slutna approximationerna i IPC-2141, där t är kopparens tjocklek:
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
För stripline är b avståndet mellan de två referensplanen med ledaren centrerad mellan dem. Inom sitt giltighetsområde ligger formlerna oftast inom några ohm från en fältlösare; utanför det kan de bli mycket fel, och målbredden visas då inte.
De bortser från lödmask, den trapetsformade etsprofilen, glasväven och frekvensberoendet hos εr, och de täcker inte differentiella par. Använd resultatet för planering av lageruppbyggnaden och låt kortleverantören bekräfta den slutliga bredden med sin fältlösare och sina laminatdata. Comtec Labs bygger kort med kontrollerad impedans tillsammans med partnertillverkare.
Viors strömkapacitet
Strömmen en pläterad genomgående via bär vid en temperaturhöjning, med dess resistans och spänningsfall.
Så räknas det och begränsningar
Den pläterade hylsan behandlas som en ledare med ett kopparrörs tvärsnitt, med samma IPC-2152-kurvanpassning som ledarräknaren:
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))
En via är kort och ansluter oftast till plan som sprider värmen, så den verkliga kapaciteten är ofta högre än detta. Siffrorna gäller inte fyllda eller täckta vior, mikrovior eller pulsade strömmar. Flera parallella vior delar strömmen lika bara om deras vägar är lika; placera dem jämnt och lägg till marginal.
MSL-golvtid och bakning (J-STD-033)
Hur länge en fuktkänslig komponent får vara utanför torrförpackningen, hur mycket som återstår och referensbakningen när tiden överskridits.
Så räknas det och begränsningar
Golvtid är den tid en fuktkänslig komponent får vara utanför torrförpackningen före reflow. J-STD-033 anger den vid referensförhållandena ≤ 30 °C och 60 %RH (MSL 1: ≤ 30 °C / 85 %RH): MSL 1 obegränsad, MSL 2 ett år, MSL 2a fyra veckor, MSL 3 168 h, MSL 4 72 h, MSL 5 48 h, MSL 5a 24 h. MSL 6-komponenter måste bakas före användning och lödas inom tiden på etiketten.
Över referensförhållandena är golvtiden kortare och räknaren ger ingen siffra: använd nedräkningstabellerna i J-STD-033 eller behandla komponenterna som överskridna. Under dem är standardvärdet en säker och försiktig siffra.
Baktiderna är referensvärdena i J-STD-033 tabell 4-1 för komponenter vars golvtid har överskridits med mer än 72 timmar, efter kapseltjocklek upp till 4,5 mm. Rullar och många brickor tål inte 125 °C. Kontrollera alltid standardens gällande revision och komponentens etikett, som har företräde. Hos Comtec Labs förvaras fuktkänsliga komponenter i torrförråd, bakas vid behov och deras golvtid registreras.
Planerar du ett kort? Skicka Gerber-filer och BOM med en offertförfrågan så granskar vi tillverkbarheten med offerten.
Begär offert