PCB-Leiterbahnbreiten- und Stromberechnungsmethoden

1. Grundlegende Berechnungsmethoden

Die Strombelastbarkeit einer Leiterbahn hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab: Leiterbahnbreite, Kupferdicke und zulässiger Temperaturanstieg. Zu den üblichen Berechnungsmethoden gehören:

1.1 Querschnittsflächenmethode

• Standard-Kupferstärke: 1 oz = 35 μm (0.035 mm)
• Cross-sectional area (mm²) = Trace width (mm) × Thickness (mm)
• Stromkapazität (A) = Cross-sectional area × Current density (15–25 A/mm²)

1.2 IPC-Standardformel

[ I = K \mal \Delta T^{0.44} \mal A^{0.75} ]
Wo:

• K: Korrekturfaktor (0,024 für innere Schichten, 0,048 für äußere Schichten)
• ΔT: Allowable temperature rise (°C)
• AQuerschnittsfläche (in square mils)
• IMaximal zulässiger Strom (A)

2. Design-Referenzdaten

2.1 Typical Current Capacity (1 oz Copper, 10°C Temp Rise)

• 10 mil (0,254 mm): ~1 A
• 50 mil (1,27 mm): ~2.6 A (nichtlinearer Anstieg)
• 100 mil (2,54 mm): ~4.2 A

2.2 Auswirkungen der Kupferdicke

• 2 Unzen Kupfer provides ~1.8× the current capacity of 1 oz.

3. Überlegungen zur Gestaltung

3.1 Nichtlineare Beziehung

Die derzeitige Kapazität not skalieren linear mit der Leiterbahnbreite. Zum Beispiel:

• 10 mil → 1 A
• 50 mil → ~2.6 A (nicht 5 A)

3.2 Praktische Gestaltungsfaktoren

• Spannungsabfall aufgrund der Spurlänge
• Wärmeabfuhr Bedingungen
• Zulässiger Temperaturanstieg Bereich
• Sicherheitsspanne (recommend 70–80% of calculated value)

3.3 Besondere Behandlungen

• Verzinnen (Lotbeschichtung) kann jedoch die derzeitige Kapazität erhöhen:
• Die Lötdicke ist schwer zu kontrollieren
• Verbessert die Kapazität in der Regel nur um 20–30%

4. Gestaltungsempfehlungen

• Durchführen thermische Simulationen für kritische Spuren.
• For Hochstrombahnenin Betracht ziehen:
• Verwendung von thicker copper (≥2 oz)
• Minimierung der Leiterbahnlänge
• Paralleles Routing auf mehreren Ebenen
• einbeziehen. Prüfpunkte für die Validierung in der Praxis.

Anmerkung: Die oben genannten Daten dienen nur als Referenz. Wenden Sie sich bei kritischen Anwendungen an Ihren Leiterplattenhersteller, um die genauen Spezifikationen für die Strombelastbarkeit zu erfahren und diese durch Tests zu überprüfen.