spausdintinės plokštės perėjimai tarnauja kaip svarbūs laidūs kanalai, jungiantys skirtingus grandinių sluoksnius, o jų viršsrovių galimybė tiesiogiai veikia visos grandinės sistemos veikimą ir patikimumą. Ypač didelės srovės naudojimo scenarijuose, pvz., maitinimo grandinėse, galios stiprintuvo grandinėse ir pan., jei per didelės srovės galimybė nėra tinkamai valdoma, tai gali sukelti vietinį perkaitimą, lydmetalio jungties atsijungimą ir netgi sudeginti spausdintinę plokštę, dėl kurios gali sugesti įranga.
1, pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos per-angų srauto pajėgumui
Kiaurymių skersmuo ir kiekis
Kiaurymės{0}}skersmuo turi lemiamą reikšmę jos pratekėjimui. Pagal srovės tankio principą, esant toms pačioms srovės sąlygoms, kuo didesnis kiaurymės-skersmuo, tuo didesnis skerspjūvio plotas, per kurį praeina srovė, ir mažesnis srovės tankis. Pavyzdžiui, didelės srovės galios modulyje, naudojant 0,3 mm skersmens ir 0,5 mm skersmens angą, praleidžiant 10 A srovę, 0,3 mm perėjimas greitai pakyla iki 140 laipsnių dėl didelio srovės tankio, gerokai viršijantis FR4 medžiagos tolerancijos diapazoną (paprastai FR4 medžiagos darbinė temperatūra yra apribota iki žemiau 125 laipsnių); 0,5 mm kiaurymės temperatūra išlieka stabili ir yra 85 laipsniai, vis dar saugiame diapazone. Be to, lygiagrečiai naudojant kelis perėjimus galima efektyviai paskirstyti srovę. Esant bendrai 15A srovei, vieno 0,5 mm perėjimo temperatūra gali siekti iki 130 laipsnių, artėjant prie pavojaus slenksčio. Tačiau lygiagrečiai prijungus tris 0,5 mm angas, temperatūra nukrenta iki 75 laipsnių. Kai lygiagrečiai 0,5 mm angų skaičius padidinamas iki penkių, temperatūra toliau nukrenta iki 60 laipsnių, o sistemos stabilumas žymiai pagerėja.
Vario dengimo storis
Vario dangos storis vidinėje vamzdžio sienelėje lemia jo laidumą. Įprasti vario dengimo storiai yra 18 μm, 25 μm ir aukštesnės specifikacijos. Kaip pavyzdį paėmus to paties skersmens 0,5 mm angą, praleidžiant 10A srovę, 18 μm variu dengto perausto temperatūra pasiekia 92 laipsnius, temperatūra nukrenta iki 78 laipsnių, kai padengiama 25 μm variu, o 50 μm variniu dengto perausto temperatūra yra tik 65 laipsniai. Tai rodo, kad didėjant vario dangos storiui, mažėja perėjimo varža, mažėja šiluma, susidaranti srovei tekant, o šilumos išsklaidymo efektas žymiai pagerėja, todėl labai padidėja perkrovos galia.
spausdintinės plokštės sluoksnio numeris ir vario prijungimo būdas
Spausdintinės plokštės sluoksnių skaičius ir sujungimo tarp perėjimo ir vidinio vario sluoksnio būdas turės įtakos perėjimo šilumos laidumo keliui. Jei daugiasluoksnėse spausdintinėse plokštėse perėjimas gali veiksmingai sujungti kelis vidinius vario sluoksnius, tai reiškia, kad šiluma gali būti išsklaidyta daugiau kelių, o tai naudinga gerinant perėjimo srovės pajėgumą.
Šilumos išsklaidymo priemonės
Šilumos išsklaidymo priemonių išsamumas taip pat daro didelę įtaką per{0}}angos viršsrovei. Šilumos išsklaidymo vario folijos įrengimas šalia perėjimo gali greitai išsklaidyti šilumą, kurią sukuria perėjimas, ir sumažinti perėjimo temperatūrą. Taip pat labai svarbu naudoti karštus perėjimus, nes jie gali nukreipti šilumą į kitas spausdintinės plokštės šilumos išsklaidymo sritis. Be to, užpildant šilumą išsklaidžiusias medžiagas, tokias kaip šilumai laidūs klijai aplink angą, gali efektyviai sustiprinti šilumos išsklaidymo efektą.
aplinkos sąlygos
Temperatūra ir oro srautas darbo aplinkoje turi neabejotiną įtaką per{0}}angos srauto pajėgumui. Esant aukštai temperatūrai, padidėja paties perėjimo šilumos išsklaidymo sunkumas ir atitinkamai sumažėja jo viršsrovė. Pavyzdžiui, esant 50 laipsnių aplinkos temperatūrai, per angą leidžiama srovė yra mažesnė nei 25 laipsnių kambario temperatūroje. Geras oro srautas, pvz., priverstinis oro aušinimas arba natūralios konvekcijos sąlygos, gali pagreitinti paviršiaus šilumos išsklaidymą per angą ir padėti pagerinti pratekėjimo pajėgumą. Kai kuriuose lauko elektroniniuose įrenginiuose dėl didelių temperatūros pokyčių ir ribotų vėdinimo sąlygų būtina kruopščiau suprojektuoti angas, kad būtų galima prisitaikyti prie atšiaurių aplinkos iššūkių, susijusių su viršsrove.
2, per{1}}angos srauto pajėgumo įvertinimo metodas
Pagal standartinius atskaitos duomenis
Šiuo metu, nors nėra vieningo standarto, skirto specialiai per didelės srovės galingumui, IPC-2152 standarte pateikiami duomenys apie spausdintinės plokštės varinių laidų srovės galią gali būti naudojami preliminariai apskaičiuojant per didelės srovės galią. Šiame standarte pateikiamos skirtingų linijų pločio ir vario storio srovės keliamosios galios pamatinės vertės tam tikromis temperatūros kilimo sąlygomis. Tačiau dėl skirtingų konstrukcijų ir įprastų varinių laidų šie duomenys gali būti naudojami tik kaip apytikslės nuorodos ir juos reikia koreguoti atsižvelgiant į konkrečias praktines situacijas.
eksperimentinis bandymas
Eksperimentinis bandymas yra tiesioginis ir patikimas metodas, leidžiantis įvertinti per{0}}skylinę viršsrovę. Sukūrus tikrą testavimo grandinę, į perėjimo angas tiekiama įvairaus dydžio srovė, o temperatūros davikliai naudojami perėjimo angų temperatūros pokyčiams stebėti realiu laiku. Pavyzdžiui, eksperimente parenkamos kelios tų pačių specifikacijų perėjimai ir atitinkamai praeinamos skirtingos srovės, tokios kaip 1A, 3A, 5A, ir registruojamos atitinkamos temperatūros. Srovės vertė, kuriai esant temperatūra pasiekia FR4 medžiagos tolerancijos ribą, yra didžiausia per didelės srovės galia tokiomis sąlygomis. Šis metodas gali intuityviai atspindėti VIAS našumą atliekant praktinį darbą, tačiau eksperimentinis procesas reikalauja daug laiko{9}}ir daug pastangų, o jį veikia tokie veiksniai kaip testavimo aplinka ir įrangos tikslumas.
Šiluminio modeliavimo analizė
Naudodami profesionalią šiluminio modeliavimo programinę įrangą, sukurkite trimatį spausdintinės plokštės angų šiluminį modelį{0}}, kad imituotumėte perėjimų temperatūros pasiskirstymą esant skirtingoms srovės apkrovoms. Modeliavimo modelyje galima tiksliai nustatyti tokius parametrus kaip skersmuo, vario dangos storis, spausdintinės plokštės sluoksnio numeris ir šilumos išsklaidymo sąlygos. Keičiant šiuos parametrus, galima stebėti temperatūros pokyčius, kad būtų galima įvertinti per didelės srovės pajėgumą. Modeliuojant palyginus 0,3 mm, 0,5 mm ir 0,8 mm skersmens angų temperatūrą, kai srovė yra 10 A, akivaizdu, kad skirtingo skersmens angų viršsrovių talpa skiriasi. Šiluminio modeliavimo analizė yra efektyvi ir gali visapusiškai atsižvelgti į kelis veiksnius, o tai suteikia tvirtą pagrindą optimizuoti projektuojant. Tačiau modeliavimo rezultatų tikslumas priklauso nuo modelio parametrų nustatymų racionalumo.
3, projektavimo optimizavimo strategija, skirta padidinti pratekėjimo pralaidumą per skylutes
Optimizuokite naudodami dydį ir išdėstymą
Projektavimo etape rekomenduojama naudoti kuo daugiau didesnio skersmens, pageidautina, didesnio nei 0,5 mm arba lygaus, kad būtų sumažintas srovės tankis ir šilumos susidarymas. Jei naudojate didelę srovę, lygiagrečiai turi būti prijungti keli perėjimai. Didesnėms nei 5A srovėms rekomenduojama naudoti Didesnę arba lygią 3 0.5mm perėjimą. Tuo pačiu metu protingai suplanuokite viadukų išdėstymą, kad išvengtumėte per didelės angų koncentracijos ir išvengtumėte per didelio šilumos kaupimosi vietinėse vietose. Pavyzdžiui, perjungimo jungtis tarp maitinimo plokštumos ir įžeminimo plokštumos su tolygiai paskirstytomis angomis gali veiksmingai subalansuoti srovę ir pagerinti bendrą viršsrovės pajėgumą.
Padidinkite vario dangos storį
Jei leidžia spausdintinės plokštės gamybos procesas, padidinus vario dangos storį vidinėje įvado sienelėje iki 25 μm ar daugiau, galima žymiai sumažinti perėjos šiluminę varžą ir padidinti jo viršsrovę. Pavyzdžiui, serverio pagrindinėje plokštėje, kuriai reikalingas itin didelis galios stabilumas, vario dangos storis ant perėjimo angų buvo padidintas nuo 18 μm iki 35 μm. Po bandymo, esant didelėms srovės apkrovoms, perėjimo angų temperatūra buvo žymiai sumažinta, o sistemos stabilumas labai pagerėjo.
Patobulintas šilumos išsklaidymo dizainas
Padėkite didelį plotą šilumą išsklaidančios varinės folijos aplink angą ir užtikrinkite gerą ryšį tarp perėjimo ir šilumą išsklaidančios varinės folijos, taip užtikrinant efektyvų šilumos laidumo kelią. Protingai sutvarkykite šilumines angas, kad šiluma paskirstytų kitas spausdintinės plokštės šilumos išsklaidymo sritis. Be to, šilumą išsklaidančių medžiagų, pvz., šilumai laidžių dažų, padengimas ant angos paviršiaus dar labiau sustiprina šilumos išsklaidymo efektą. Didelės-galios elektroniniuose įrenginiuose, pvz., pramoninių dažnio keitiklių spausdintinėse plokštėse, šios šilumos išsklaidymo priemonės gali veiksmingai pagerinti veikimo per didelės srovės aplinkoje patikimumą.
Koreguokite pagal faktinius taikymo scenarijus
Visiškai atsižvelkite į tikrąją spausdintinės plokštės naudojimo aplinką, pvz., darbinę temperatūrą, drėgmę, vėdinimo sąlygas ir t. t., ir atitinkamai optimizuokite angų dizainą. Aukštos temperatūros aplinkoje atitinkamai padidinkite angų dydį arba skaičių; Drėgnoje aplinkoje sustiprinkite apsaugos priemones, skirtas kiaurymėms, kad dėl korozijos nesumažėtų viršsrovių galia.