Une piste d'alimentation suffisamment large peut néanmoins aboutir à une transition entre couches trop faible. Le fût du via possède sa propre section de cuivre, sa résistance et son chemin d'évacuation thermique. Partez du diamètre du trou fini et de l'épaisseur minimale de cuivre sur sa paroi, puis vérifiez les connexions au fût et le partage réel entre vias en parallèle.
Le calculateur de courant des vias PCB compare la résistance du fût, la chute de tension, les pertes cuivre et des estimations heuristiques du courant. Son résultat le plus utile est une comparaison transparente entre géométries. Une seule valeur calculée ne permet pas d'établir un courant nominal qualifié pour le via.
Quels diamètre et épaisseur de cuivre faut-il saisir ?
Utilisez le diamètre intérieur du trou fini, et non le diamètre de l'outil de perçage, dans ce calculateur. La métallisation radiale est l'épaisseur de cuivre sur une seule paroi du trou. Elle est distincte du poids de cuivre des couches externes : une carte avec 2 oz de cuivre externe ne possède pas automatiquement une épaisseur donnée de métallisation du fût.
Pour un diamètre intérieur fini D et une épaisseur radiale de cuivre t, la section conductrice du fût est :
A = π × [(D/2 + t)² − (D/2)²] = π × t × (D + t)
Utilisez des millimètres pour les deux dimensions afin d'obtenir des millimètres carrés. L'approximation usuelle de paroi mince πDt omet le terme t². Avec D = 0.30 mm et t = 0.025 mm, la section annulaire exacte vaut 0.0255254 mm². Le résultat de l'approximation est inférieur d'environ 7.7% à cette section exacte.
La longueur du fût est celle du segment parcouru par le courant et évalué. Dans l'exemple traversant ci-dessous, elle vaut 1.60 mm. Une connexion entre couches internes proches peut avoir un segment de conduction continue plus court, tandis que le reste du fût peut encore agir comme un tronçon ouvert, ou stub, en haute fréquence. Une comparaison de résistances n'analyse pas ce stub.
Exemple chiffré : transition de 3 A avec un, deux ou quatre vias
Saisissez ces valeurs dans le calculateur :
| Entrée | Valeur |
|---|---|
| Diamètre du trou fini | 0.30 mm |
| Métallisation radiale de cuivre | 25 µm |
| Longueur du fût | 1.60 mm |
| Température ambiante locale | 25°C |
| Élévation de température supposée | 10°C |
| Courant total | 3 A |
| Nombre de vias | Comparer 1, 2 et 4 |
Le calcul de résistance suppose un cuivre à 35°C. Il utilise ρ20 = 1.724 × 10⁻⁸ Ω·m et un coefficient de température de 0.00393/°C :
R = ρ20 × [1 + 0.00393 × (T − 20)] × longueur / section
Convertissez la longueur en mètres et la section en mètres carrés. Pour N fûts identiques avec un partage idéalement égal, Rréseau = R/N, la chute de tension = I × Rréseau et les pertes totales des fûts = I² × Rréseau.
| Nombre de vias | Courant par via | Résistance du réseau | Chute à 3 A | Pertes totales des fûts |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 3.00 A | 1.14435 mΩ | 3.43305 mV | 10.2992 mW |
| 2 | 1.50 A | 0.572176 mΩ | 1.71653 mV | 5.14958 mW |
| 4 | 0.75 A | 0.286088 mΩ | 0.858264 mV | 2.57479 mW |
Ces chiffres couvrent uniquement la résistance du cuivre des fûts. Ils excluent la résistance d'étalement dans les pastilles, les branches des freins thermiques, les pistes de connexion, les joints de soudure et les connecteurs. Ils maintiennent également la température du cuivre constante : le calcul ne résout pas la nouvelle température d'équilibre après l'ajout de vias.
Pourquoi l'estimation de courant affichée n'est-elle pas un courant nominal IPC pour les vias ?
L'outil applique aussi l'expression usuelle des pistes I = k × ΔT^0.44 × A^0.725 à la section du fût en mils carrés. Pour cette géométrie et une élévation de 10°C, k = 0.048 donne environ 1.90234 A, et k = 0.024 environ 0.951170 A.
Il s'agit de comparaisons heuristiques. Ces coefficients proviennent d'anciennes pratiques de dimensionnement des conducteurs ; les attribuer aux catégories de vias traversants et borgnes/enterrés n'établit pas un modèle thermique validé des vias. En particulier, ces deux valeurs ne prouvent pas qu'un via traversant supporte deux fois le courant d'un via borgne.
La somme arithmétique de plusieurs valeurs heuristiques reste une heuristique. Elle ne tient compte ni de l'échauffement partagé, ni des variations de métallisation, ni d'une entrée de courant inégale. Utilisez-la pour repérer une conception à étudier davantage, puis vérifiez l'assemblage dans les conditions prévues de charge et de refroidissement. Le guide de largeur des pistes explique la différence entre les ajustements historiques de courbes et une évaluation thermique propre à la carte.
Quand les vias en parallèle apportent-ils moins que ne le suggère le calcul idéal ?
| Situation de routage | Pourquoi le partage égal peut échouer | Points à examiner |
|---|---|---|
| Longue rangée de vias alimentée par une extrémité | Le premier fût peut avoir un chemin d'accès plus court | Résistance des pistes/plages de cuivre vers chaque via |
| Entrée étroite de pastille ou frein thermique | Le cuivre d'accès peut dominer la transition | Largeur et nombre des branches, connexion cuivre |
| Groupe dense de vias chauds | Les fûts partagent le même environnement thermique | Température avec charges simultanées |
| Trous ou métallisations différents | Les résistances sont inégales | Construction finie minimale et variations du procédé |
| Fronts de commutation rapides | L'inductance agit sur la répartition transitoire du courant | Chemin de retour et boucle de commutation complète |
Placez les vias là où le cuivre peut les alimenter efficacement. Augmenter leur nombre après un étranglement étroit ne supprime pas cet étranglement. Comparez le réseau de vias avec le calculateur de largeur et de courant des pistes et évaluez les transitions rapides avec le calculateur d'inductance des vias.
Que vérifier avant de commander ?
Consignez le diamètre minimal du trou fini, le cuivre minimal sur la paroi, la longueur de fût conductrice, le nombre de vias, la géométrie des connexions, la température ambiante locale et le cas de charge. Convenez avec le fournisseur des contrôles de fabrication pertinents. Sur le prototype, mesurez la chute de tension de la transition entre des points définis et vérifiez la température stabilisée dans le boîtier équipé.
Les publications de référence sur le cuivre de la Copper Development Association fournissent le contexte des propriétés du matériau. TI TIDUCS7, équation 7 documente les coefficients historiques des pistes ; ce n'est pas une norme de courant nominal des vias. Le domaine d'application d'IPC-2152 concerne le dimensionnement des conducteurs et le contexte thermique.
Questions fréquentes
Quel courant un via de 0.3 mm peut-il supporter ?
Le diamètre du trou fini ne suffit pas. Il faut aussi connaître le cuivre sur la paroi, la longueur du fût, la géométrie des connexions, les conditions thermiques et l'élévation autorisée. L'exemple donne 1.14435 mΩ pour une température supposée de 35°C ; ses valeurs heuristiques de courant sont des résultats de comparaison, et non des limites qualifiées.
Quatre vias supportent-ils exactement quatre fois le courant ?
Seule une somme idéale d'estimations identiques et indépendantes suit cette proportion. Un partage égal en continu divise la résistance des fûts par quatre, mais le courant admissible réel dépend aussi du cuivre d'accès et de l'échauffement partagé.
Un cuivre de 1 oz équivaut-il à 25 µm de métallisation de via ?
Non. Le poids de cuivre décrit normalement une feuille plane ou la construction d'une couche finie. Spécifiez séparément le cuivre minimal sur la paroi du trou.
Le remplissage d'un via supprime-t-il sa résistance de cuivre ?
Non. Un remplissage non conducteur n'ajoute pas un chemin de cuivre parallèle équivalent. Une construction métallisée différente exige un modèle et une spécification de procédé représentant sa géométrie réelle.
Comparez votre géométrie de via dans le calculateur, puis demandez un devis PCB en joignant les exigences de trou fini et de métallisation.