iespiedshēmas plates caurumi kalpo kā kritiski vadoši kanāli dažādu ķēžu slāņu savienošanai, un to pārslodzes spēja tieši ietekmē visas shēmas sistēmas veiktspēju un uzticamību. Īpaši lielas strāvas izmantošanas scenārijos, piemēram, strāvas ķēdēs, jaudas pastiprinātāju shēmās utt., ja caurejas pārstrāvas spēja netiek pareizi apstrādāta, tas var izraisīt lokālu pārkaršanu, lodēšanas savienojumu atdalīšanu un pat iespiedshēmas plates apdegumus, izraisot iekārtas atteici.
1. Galvenie faktori, kas ietekmē caur-caurumu plūsmas jaudu
Caurumu caurumu diametrs un daudzums
Cauruma diametram{0}} ir izšķiroša nozīme tās plūsmas kapacitātē. Saskaņā ar strāvas blīvuma principu vienādos strāvas apstākļos, jo lielāks ir cauruma-diametrs, jo lielāks ir šķērsgriezuma laukums, caur kuru iet strāva, un jo mazāks ir strāvas blīvums. Piemēram, lielas strāvas jaudas modulī, izmantojot 0,3 mm diametru cauri un 0,5 mm diametru cauri, laižot cauri 10 A strāvai, 0,3 mm caurums lielā strāvas blīvuma dēļ ātri paaugstinās līdz 140 grādiem, ievērojami pārsniedzot FR4 materiāla pielaides diapazonu (parasti FR4 materiāla darba temperatūra ir ierobežota līdz zem 125 grādiem, termiskās atteices risks ir nopietns). 0,5 mm cauruma temperatūra saglabājas stabila 85 grādos, kas joprojām ir drošā diapazonā. Turklāt vairāku cauruļu paralēla izmantošana var efektīvi sadalīt strāvu. Ja kopējā strāva ir 15 A, viena 0,5 mm cauruma temperatūra var sasniegt līdz 130 grādiem, tuvojoties bīstamības slieksnim. Tomēr pēc trīs 0,5 mm cauruļu paralēlas pievienošanas temperatūra pazeminās līdz 75 grādiem. Ja paralēli tiek palielināts 0,5 mm cauruļu skaits līdz pieciem, temperatūra vēl vairāk pazeminās līdz 60 grādiem, un sistēmas stabilitāte ievērojami uzlabojas.
Vara pārklājuma biezums
Caurules iekšējās sienas vara pārklājuma biezums nosaka tā vadītspēju. Parastie vara pārklājuma biezumi ietver 18 μm, 25 μm un augstākas specifikācijas. Ņemot par piemēru tādu pašu diametru 0,5 mm cauruļu, laižot cauri 10A strāvai, 18 μm vara pārklājuma cauruļu temperatūra sasniedz 92 grādus, temperatūra pazeminās līdz 78 grādiem, pārklājot ar 25 μm varu, un 50 μm vara pārklāta cauruma temperatūra ir tikai 65 grādi. Tas norāda, ka, palielinoties vara pārklājuma biezumam, caurejas pretestība samazinās, siltums, kas rodas, strāvai iet cauri, samazinās, un ievērojami uzlabojas siltuma izkliedes efekts, tādējādi ievērojami uzlabojot cauruļu pārstrāvas spēju.
iespiedshēmas plates slāņa numurs un vara savienojuma metode
Iespiedshēmas plates slāņu skaits un savienojuma metode starp caurumu un iekšējo vara slāni ietekmēs cauruma siltumvadīšanas ceļu. Daudzslāņu iespiedshēmu platēs, ja caurumi var efektīvi savienoties ar vairākiem iekšējiem vara slāņiem, tas nozīmē, ka siltumu var izkliedēt pa vairākiem ceļiem, kas ir izdevīgi caurejas strāvas jaudas uzlabošanai.
Siltuma izkliedes pasākumi
Siltuma izkliedes pasākumu pilnīgums lielā mērā ietekmē arī cauruma{0}}pārstrāvas spēju. Siltuma izkliedes vara folijas uzstādīšana pie cauruma var ātri izkliedēt cauruma radīto siltumu un samazināt cauruma temperatūru. Karsto cauruļu izmantošana ir vienlīdz svarīga, jo tie var novirzīt siltumu uz citām iespiedshēmas plates siltuma izkliedes zonām. Turklāt siltuma izkliedes materiālu iepildīšana, piemēram, siltumvadoša līme ap caurumu, var efektīvi uzlabot siltuma izkliedes efektu.
vides apstākļi
Temperatūrai un gaisa plūsmai darba vidē ir nenoliedzama ietekme uz cauruma{0}}plūsmas jaudu. Augstas temperatūras vidē palielinās paša cauruma siltuma izkliedes grūtības un attiecīgi samazinās tā pārstrāvas jauda. Piemēram, pie apkārtējās vides temperatūras 50 grādi caur caurumu atļautā strāva ir mazāka nekā istabas temperatūrā 25 grādi. Laba gaisa plūsma, piemēram, piespiedu gaisa dzesēšana vai dabiskās konvekcijas apstākļi, var paātrināt virsmas siltuma izkliedi caur caurumu un palīdzēt uzlabot cauruma plūsmas jaudu. Dažās āra elektroniskajās ierīcēs lielo temperatūras izmaiņu un ierobežoto ventilācijas apstākļu dēļ ir rūpīgāk jāprojektē caurumi, lai pielāgotos skarbās vides izaicinājumiem attiecībā uz pārstrāvas jaudu.
2. Cauruma plūsmas jaudas novērtēšanas metode-
Saskaņā ar standarta atsauces datiem
Patlaban, lai gan nav vienota standarta, kas būtu īpaši paredzēts caureju pārstrāvas jaudai, datus par iespiedshēmas plates vara vadu strāvas nestspēju standartā IPC-2152 var izmantot, lai provizoriski novērtētu caureju pārstrāvas kapacitāti. Šis standarts nodrošina atsauces vērtības strāvas nestspējai dažādiem līniju platumiem un vara biezumiem noteiktos temperatūras paaugstināšanās apstākļos. Tomēr, ņemot vērā atšķirības starp cauruļu konstrukcijām un parastajiem vara vadiem, šos datus var izmantot tikai kā aptuvenas atsauces, un tie ir jāpielāgo atbilstoši konkrētām situācijām praktiskos lietojumos.
eksperimentālā testēšana
Eksperimentālā testēšana ir tieša un uzticama metode, lai novērtētu caur{0}}caurumu pārstrāvas spēju. Veidojot faktisku testēšanas ķēdi, cauruļu caurumiem tiek pievadīta dažāda lieluma strāva, un temperatūras sensori tiek izmantoti, lai reāllaikā uzraudzītu caurumu caurumu temperatūras izmaiņas. Piemēram, eksperimentā tiek atlasīti vairāki vienādu specifikāciju caurumi un attiecīgi tiek izvadītas dažādas strāvas, piemēram, 1A, 3A, 5A, un tiek reģistrētas atbilstošās temperatūras. Pašreizējā vērtība, pie kuras temperatūra sasniedz FR4 materiāla pielaides robežu, ir caurejas maksimālā pārstrāvas jauda šādos apstākļos. Šī metode var intuitīvi atspoguļot VIs veiktspēju praktiskajā darbā, taču eksperimentālais process ir laikietilpīgs{9}}un darbietilpīgs, un to ietekmē tādi faktori kā testēšanas vide un aprīkojuma precizitāte.
Termiskās simulācijas analīze
Izmantojot profesionālu termiskās simulācijas programmatūru, izveidojiet iespiedshēmas plates caurumu trīsdimensiju termisko modeli, lai modelētu caurumu temperatūras sadalījumu pie dažādām strāvas slodzēm. Simulācijas modelī var precīzi iestatīt tādus parametrus kā diametrs, vara pārklājuma biezums, iespiedshēmas plates slāņa numurs un siltuma izkliedes apstākļi. Mainot šos parametrus, var novērot caurejas temperatūras izmaiņas, lai novērtētu caurplūdes pārstrāvas spēju. Salīdzinot 0,3 mm, 0,5 mm un 0,8 mm diametra cauruļu temperatūru ar 10 A strāvu, izmantojot simulāciju, ir skaidrs, ka dažāda diametra cauruļu pārstrāvas jauda atšķiras. Termiskās simulācijas analīze ir efektīva un var vispusīgi ņemt vērā vairākus faktorus, nodrošinot spēcīgu pamatu optimizēšanai, izmantojot dizainu. Tomēr simulācijas rezultātu precizitāte ir atkarīga no modeļa parametru iestatījumu racionalitātes.
3, dizaina optimizācijas stratēģija caurplūdes caurumu plūsmas jaudas uzlabošanai
Optimizējiet, izmantojot izmēru un izkārtojumu
Projektēšanas fāzē ieteicams pēc iespējas vairāk izmantot lielāka diametra caurumus, vēlams lielāku par 0,5 mm vai vienādu ar to, lai samazinātu strāvas blīvumu un samazinātu siltuma veidošanos. Lietojot lielu strāvu, paralēli jāpievieno vairāki caurumi. Strāvām, kas ir lielākas par 5A, ieteicams izmantot lielākas vai vienādas ar 3 0.5mm caurlaidēm. Tajā pašā laikā saprātīgi plānojiet caurumu izkārtojumu, lai izvairītos no pārmērīgas caurumu koncentrācijas un novērstu pārmērīgu siltuma uzkrāšanos vietējās vietās. Piemēram, cauruļu savienojums starp barošanas plakni un iezemēto plakni ar vienmērīgi sadalītiem caurumiem var efektīvi līdzsvarot strāvu un uzlabot vispārējo pārstrāvas spēju.
Palieliniet vara pārklājuma biezumu
Ja to atļauj iespiedshēmas plates ražošanas process, vara pārklājuma biezuma palielināšana uz cauruļu iekšējās sienas līdz 25 μm vai vairāk var ievērojami samazināt cauruļu termisko pretestību un uzlabot tā pārslodzes spēju. Piemēram, servera mātesplatē, kurai nepieciešama ārkārtīgi liela jaudas stabilitāte, vara pārklājuma biezums uz cauruļu caurumiem tika palielināts no 18 μm līdz 35 μm. Pēc testēšanas cauruļu caurumu temperatūra tika ievērojami samazināta pie lielām strāvas slodzēm, un sistēmas stabilitāte tika ievērojami uzlabota.
Uzlabots siltuma izkliedes dizains
Uzklājiet lielu siltuma izkliedes vara folijas laukumu ap caurumu un nodrošiniet labu savienojumu starp caurumu un siltuma izkliedes vara foliju, nodrošinot efektīvu siltuma vadīšanas ceļu. Saprātīgi sakārtojiet siltuma caurumus, lai izkliedētu siltumu uz citām iespiedshēmas plates siltuma izkliedes zonām. Turklāt siltuma izkliedes materiālu pārklāšana, piemēram, siltumvadoša krāsa uz cauruļu virsmas, vēl vairāk uzlabo siltuma izkliedes efektu. Lieljaudas elektroniskajās ierīcēs, piemēram, rūpniecisko frekvences pārveidotāju iespiedshēmu plates dizainā, šie siltuma izkliedes pasākumi var efektīvi uzlabot darbības uzticamību augstas strāvas vidē.
Pielāgojiet atbilstoši faktiskajiem lietojuma scenārijiem
Pilnībā apsveriet faktisko iespiedshēmas plates lietošanas vidi, piemēram, darba temperatūru, mitrumu, ventilācijas apstākļus utt., un attiecīgi optimizējiet cauruma-konstrukciju. Augstas temperatūras vidē atbilstoši palieliniet caurumu caurumu izmēru vai skaitu; Mitrā vidē pastipriniet aizsargpasākumus caurumiem, lai novērstu pārslodzes jaudas samazināšanos korozijas dēļ.