높은 PCB 구리 두께 : 함정은 무엇입니까?

PCB에 고전류를 전달해야 (약 30Amps 유지) 구리 두께가 높은 PCB를 주문할 가능성이 높습니다. 지금까지는 설계에서 35 미크론 (1 온스) 만 사용 했으므로 '높은 두께'는 70 (2 온스) 또는 105 (3 온스)를 의미합니다.

우리는 두께 구리로 조심해야 할 것이 무엇인지 모른다. 우리는 모든 경험에 감사드립니다. 이 주제는 매우 광범위한 주제이므로 구체적인 질문을하겠습니다.

1. 많은 제조 공장의 경우 105 미크론이 생산량만큼 높습니다. 이것이 정확합니까 아니면 더 높은 두께입니까?

2. 내층의 구리가 보드의 상단과 하단의 구리만큼 두껍습니까?

3. 여러 보드 레이어를 통해 전류를 공급하는 경우 레이어 전체에 전류를 최대한 균등하게 분배해야합니까?

4. 추적 너비와 관련된 IPC 규칙 정보 : 실제 너비를 유지합니까? 30 Amps와 10도 온도 상승의 경우 그래프를 올바르게 읽으려면 상단 또는 하단 레이어에 약 11mm의 트레이스 너비가 필요합니다.

5. 여러 층의 고전류 트레이스를 연결할 때 더 나은 방법은 다음과 같습니다. 비아 어레이 또는 그리드를 전류 소스에 가깝게 배치하거나 고전류 트레이스 전체에 비아를 배치합니까?

나는 게임에 늦었지만, 나는 그것을 줄 것이다.

1- 많은 제조 시설의 경우 105 미크론이 생산량만큼 높습니다. 이것이 정확합니까 아니면 더 높은 두께입니까?

일부 팹 상점은 내부 층을 도금 할 수 있습니다. 트레이드 오프는 일반적으로 보드의 전체 두께에서 더 큰 공차입니다 (예 : 10 % 대신 20 %, 더 높은 비용 및 나중에 배송 날짜).

2- 내층의 구리가 보드의 상단과 하단의 구리만큼 두껍습니까?

그렇습니다. 내층은 외층뿐만 아니라 열을 발산하지 않지만 임피던스 제어를 사용하는 경우 마이크로 스트립보다 스트립 라인 일 가능성이 높습니다 (즉, 하나 대신 두 개의 기준 평면을 사용). 스트립 라인은 목표 임피던스를 얻기가 더 어렵습니다. 외부 레이어의 마이크로 스트립은 임피던스가 충분히 가까워 질 때까지 도금 할 수 있지만, 레이어가 함께 적층 된 후에는 내부 레이어로는 그렇게 할 수 없습니다.

3- 여러 보드 레이어를 통해 전류를 공급하는 경우 레이어 전체에 전류를 최대한 균등하게 분배해야합니까?

예, 선호되지만 어렵습니다. 일반적으로 이것은 비아를 스티칭하고 구멍과 비아가 동일한 네트의 모든 평면에 연결되도록 명령하여 접지면에서만 수행됩니다.

4- 추적 너비와 관련된 IPC 규칙 정보 : 실제 폭을 유지합니까? 30 Amps와 10도 온도 상승의 경우 그래프를 올바르게 읽으려면 상단 또는 하단 레이어에 약 11mm의 트레이스 너비가 필요합니다.

현재 용량에 대한 새로운 IPC 표준 (IPC-2152)은 실생활에서 잘 유지됩니다. 그러나, 표준은 비슷한 양의 열을 생성하는 근처의 흔적을 설명하지 않습니다. 마지막으로, 트레이스의 전압 강하를 확인하고 허용 가능한지 확인하십시오.

또한이 표준은 고주파 (예 : 스위칭 전력 루프) 회로의 스킨 효과로 인한 저항 증가를 설명하지 않습니다. 1MHz의 피부 깊이는 약 2oz의 두께입니다. (70 µm) 구리. 10MHz는 1 / 2oz 미만입니다. 구리. 구리의 양면은 귀환 전류가 해당 층의 양면에 평행 한 층으로 흐르는 경우에만 사용되며 일반적으로 그렇지 않습니다. 다시 말해서, 전류는 해당 리턴 전류의 경로 (대개 접지면)를 향한면을 선호합니다.

5- 여러 층의 고전류 트레이스를 연결할 때 더 나은 방법은 다음과 같습니다. 비아 어레이 또는 그리드를 전류 소스에 가깝게 배치하거나 비아를 고전류 트레이스 전체에 배치합니까?

스티칭 비아를 퍼뜨리는 것이 가장 좋습니다 (일반적으로 실용적인 관점에서 더 쉽습니다). 또한 명심해야 할 중요한 사항은 상호 인덕턴스입니다. 같은 방향으로 흐르는 전류가 서로 너무 가까운 곳에 비아를 배치하면 비아 사이에 상호 인덕턴스가 생겨 비아의 총 인덕턴스가 증가합니다 (커플 링 커패시터에서 비아의 4x4 그리드를 2x2 또는 1x2처럼 보이게 할 수 있음) 주파수). 경험상 이러한 비아는 서로 최소한 하나의 보드 두께 (더 쉬운) 또는 비아가 연결되는 평면 사이의 거리의 두 배 이상을 유지하는 것입니다 (더 많은 수학).

마지막으로 보드의 휨을 방지하기 위해 보드의 레이어 스택 업을 대칭으로 유지하는 것이 좋습니다. 일부 팹 상점은 비대칭 스택 업으로 인한 휨에 대항하기 위해 추가 노력을 기울일 수 있습니다. 일반적으로 스택 업에 맞도록 두 번의 시도가 필요하기 때문에 리드 타임과 비용을 늘려야합니다.

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이 전류는 DC입니까? AC 전류를 사용하면 피부 효과에 의해 제한 될 수 있습니다.

$\mu$

PCB 팹 마케팅 담당자는 매우 좁은 트레이스 / 갭 폭을 제조 할 수 있으며 35, 71 및 105 um 두께의 구리 (일반적으로 1, 2, 3 온스 구리), 그러나 같은 보드에서 둘 다 할 수는 없습니다. 더 두꺼운 구리를 원할 경우보다 일반적인 PCB에 사용되는 것보다 더 멀리 간격을 두어야합니다.

1. 항상 PCB 팹에 연락하여 두꺼운 구리를 처리 할 수 ​​있는지 물어보십시오. 그러나 비용이 얼마나 드는지 확인하십시오. 그들이 더 두꺼운 구리를 만들 수 있다고해도, 비용 가산기를 지불하고 싶지 않을 수도 있습니다.

2. 2 개의 외부 층의 구리는 항상 내부 층보다 두껍습니다. PCB 팹은 일반적으로 두께가 17.5 um 또는 35 um 인 "빈"구리 피복 보드를 구입하여 에칭하고 그 사이에 스페이서를 추가 한 후 서로 접착하여 모든 내부 레이어의 두께를 결정합니다. 그런 다음 구멍을 뚫고 PCB를 도금 조에 던져서 각 구멍과 외부 층에 구리 층을 만듭니다. 결과적으로 모든 내부 레이어의 두께는 동일하고 두 외부 레이어의 두께는 내부 레이어보다 두껍습니다.

3. 고전류를 푸시 할 때 일반적으로 저항을 줄이기 위해 넓고 짧은 트레이스를 원하므로 이러한 트레이스에서 발생하는 I2R 열이 필요합니다. 서로 다른 층에 "병렬로"2 개의 불균일 한 트레이스가있는 경우, 트레이스의 어느 부분의 너비를 줄이면 저항이 증가하여 I2R 열이 발생하여 상황이 악화됩니다. 더 넓은 트레이스의 너비를 줄이거 나 더 좁은 트레이스의 너비를 줄임으로써 더 불균형합니다.

5- 여러 층의 고전류 트레이스를 연결할 때 더 나은 방법은 다음과 같습니다. 비아 어레이 또는 그리드를 전류 소스에 가깝게 배치하거나 비아를 고전류 트레이스 전체에 배치합니까?

어레이를 전류 소스에 가깝게 배치하면 순 저항이 낮아질 것으로 생각됩니다.

"비대칭 구리 무게에 문제가 있습니까? 예 : 층 1-4에서 35um, 층 5 및 6에서 70um?"

초기 PCB 팹은 층이 "평형을 이루지"않으면 문제가 있었다. 현대 PCB 팹에는 더 이상 그러한 문제가 없으므로 사람들은 원칙적으로 불균형 PCB를 만들 수 있습니다. 그러나 대부분의 사람들은 신경 쓰지 않습니다. 두 개의 뚜렷한 두께를 가진 표준 얇은 내부 레이어, 두꺼운 외부 레이어는 대부분의 보드에 적합합니다.

이러한 많은 질문에 대한 가장 좋은 출처는 선택한 PCB 공급 업체입니다. 다른 PCB 벤더는 다른 유형의 보드에서 우수합니다. 일부는 고속의 엄격한 공차에서 우수합니다. 다른 것들은 고전력 응용에 능숙합니다. 대부분은 당신이 요구하는 모든 것에 대해 할 것이지만, 가격 프리미엄이있을 수 있습니다.

고전류가 고전압인지 여부는 언급하지 않았습니다. 그렇다면 제품 안전 요구 사항을 충족하기 위해 추가 연면 거리 / 클리어런스 요건을 충족해야합니다.

1. 많은 제조 공장의 경우 105 미크론이 생산량만큼 높습니다. 이것이 정확합니까 아니면 더 높은 두께입니까?

3oz 이상을 할 수있는 보드 하우스는 훨씬 적습니다. 그러나 그런 식으로 보드를 디자인하면 다른 옵션이 많지 않기 때문에 보드를 영원히 사용하지 못할 수 있습니다. 나는 최대 3oz를 고수 할 것입니다.

많은 보드 하우스가 3oz 구리를 할 수 있습니다. 그러나 많은 보드 하우스는 3oz 구리 재료를 재고로 유지하지 않습니다. 당신이 그것을 사용하는 경우에, 당신은 물자를 주문하기 위하여 여분 1 주일을 기다려야 할지도 모릅니다. 프로젝트 일정에서 계획하는 한 일반적으로 내 경험에서 큰 문제는 아닙니다.

2. 내부 층의 구리가 보드의 상단 및 하단의 구리만큼 두껍습니까?

일반적으로 반대입니다.

보드에 SMD 구성 요소를 배치하려는 경우 외부 레이어는 여전히 1oz이고 일부 내부 레이어는 3oz입니다.

3. 여러 보드 레이어를 통해 전류를 공급하는 경우 레이어 전체에 전류를 최대한 균등하게 분배해야합니까?

층들 사이에 균등하게 전류를 분배하는 것이 바람직하고 가능하지만 요구 사항은 없다.

모든 레이어가 동일하면 계산이 훨씬 쉽습니다.

이를 수행하는 가장 좋은 방법은 모든 레이어의 현재 모양이 동일한 지 확인하는 것입니다. 또한 비아 그리드, 도금 된 스루 홀 또는 둘 다로 소스와 대상에서 레이어를 모두 묶어야합니다.

그러나 다른 층에 공간이 있으면 반드시 여분의 구리를 사용하십시오. 열만 줄입니다.

4. 추적 너비와 관련된 IPC 규칙 정보 : 실제 폭을 유지합니까? 30 Amps와 10도 온도 상승의 경우 그래프를 올바르게 읽으려면 상단 또는 하단 레이어에 약 11mm의 트레이스 너비가 필요합니다.

추적 너비에 대해 IPC 권장 사항을 문제없이 사용했습니다. 그러나 여러 층에 높은 전류가 흐르면 주어진 양의 구리에 대해 온도 상승이 더 높아질 것으로 예상되므로 공간이 있으면 더 많은 구리를 사용하십시오.

또한 미량 저항을 평가할 가치가 있습니다. cad 도구로이 작업을 수행 할 수 있다면 끝에서 끝까지 구리 "사각형"의 수를 추정 할 수없는 것입니다. 저항은 일반적으로 1oz에서 평방 당 0.5m Ohms 또는 3oz에서 평방 당 166u Ohms입니다. 전류와 저항을 사용하여 트레이스 와트를 계산합니다. 계속 진행하기 전에 전력이 적격인지 확인하십시오.

또한 커넥터 접점, 크림프, 솔더 조인트 등에서 생성 된 전력량을 잊지 마십시오. 이러한 모든 사항은 고전류를 처리 할 때 추가됩니다.

5. 고전류 트레이스의 여러 레이어를 연결할 때 더 나은 방법은 무엇입니까? 비아 또는 비아 그리드를 전류 소스에 가깝게 배치하거나 비아를 고전류 트레이스 전체에 배치합니까?

소스와 대상이 표면 실장 또는 관통 구멍인지에 따라 다릅니다.

관통 홀인 경우 도금 된 홀은 이미 모든 층을 함께 묶어 여분의 비아가 필요하지 않을 수 있습니다.

가능한 한 경로에 대해 가능한 한 많은 층에 전류가 흐르기를 원합니다. 따라서 SMD 패드의 경우 소스와 대상 근처에 비아가 있어야합니다. 이상적으로는 채워진 비아를 패드에 바로 넣을 것입니다.

비아를 소스와 대상에서 멀리 배치하면 일부 경로에 대해 일부 전류가 더 적은 층에 흐를 것입니다. 비아를 전체 경로에 균등하게 배치하면 대부분의 전류가 처음 몇 개의 비아를 통과하고 (아마도 많이 가열 될 수 있음), 더 먼 전류는 더 먼 비아를 통과합니다. 따라서 이러한 비아를 효율적으로 사용하지 못하므로이 방법을 사용하면 더 많은 비아가 필요합니다. 비아는 라우팅 공간에서 벗어나므로 보드의 크기가 전체적으로 증가 할 수 있습니다.