Una pista di alimentazione può essere abbastanza larga e alimentare comunque una transizione fra strati debole. Il fusto metallizzato del via ha una propria sezione di rame, una resistenza e un percorso termico. Parti dal diametro del foro finito e dal rame minimo sulla parete, poi verifica i collegamenti al fusto e la ripartizione effettiva fra i via paralleli.
Il calcolatore di corrente dei via PCB confronta resistenza del fusto, caduta di tensione, perdite nel rame e stime euristiche della corrente. Il risultato più utile è un confronto trasparente fra geometrie. Una singola corrente calcolata non stabilisce una portata nominale qualificata del via.
Quale diametro e spessore del rame inserire?
Per questo calcolatore usa il diametro interno del foro finito, non il diametro della punta. La metallizzazione radiale è lo spessore del rame su una parete del foro. È distinta dal peso del rame sugli strati esterni: una scheda con rame esterno da 2 oz non ha automaticamente uno specifico spessore di metallizzazione del fusto.
Per un diametro interno finito D e uno spessore radiale del rame t, la sezione conduttrice del fusto è:
A = π × [(D/2 + t)² − (D/2)²] = π × t × (D + t)
Usa millimetri per entrambe le dimensioni per ottenere millimetri quadrati. L'approssimazione a parete sottile πDt omette il termine t². Con D = 0.30 mm e t = 0.025 mm, l'area anulare esatta è 0.0255254 mm². Il risultato a parete sottile è circa il 7.7% inferiore all'area esatta.
La lunghezza del fusto è quella del segmento percorso dalla corrente che si sta valutando. Nell'esempio passante sotto è 1.60 mm. Un collegamento fra strati interni vicini può avere un segmento di conduzione in continua più corto, mentre il resto del fusto può restare importante come stub ad alta frequenza. Un confronto resistivo non analizza quello stub.
Esempio svolto: una transizione da 3 A con uno, due o quattro via
Inserisci questi valori nel calcolatore:
| Ingresso | Valore |
|---|---|
| Diametro del foro finito | 0.30 mm |
| Metallizzazione radiale in rame | 25 µm |
| Lunghezza del fusto | 1.60 mm |
| Temperatura ambiente locale | 25°C |
| Aumento di temperatura ipotizzato | 10°C |
| Carico totale | 3 A |
| Numero di via | Confronta 1, 2 e 4 |
Il calcolo della resistenza ipotizza rame a 35°C. Usa ρ20 = 1.724 × 10⁻⁸ Ω·m e un coefficiente di temperatura di 0.00393/°C:
R = ρ20 × [1 + 0.00393 × (T − 20)] × lunghezza / area
Converti la lunghezza in metri e l'area in metri quadrati. Per N fusti identici con ripartizione ideale uniforme, Rarray = R/N, caduta di tensione = I × Rarray e perdita totale nei fusti = I² × Rarray.
| Numero di via | Corrente per via | Resistenza dell'insieme | Caduta a 3 A | Perdita totale nei fusti |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Questi valori riguardano soltanto la resistenza del rame nei fusti. Escludono resistenza di diffusione nei pad, raggi dei collegamenti termici, piste di connessione, giunti saldati e connettori. Mantengono inoltre fissa la temperatura del rame: il calcolo non risolve la nuova temperatura di equilibrio dopo l'aggiunta di via.
Perché la corrente stimata visualizzata non è una portata IPC del via?
Lo strumento applica anche la nota espressione delle piste I = k × ΔT^0.44 × A^0.725 alla sezione del fusto in mil quadrati. Per questa geometria con un aumento di 10°C, k = 0.048 produce circa 1.90234 A e k = 0.024 produce circa 0.951170 A.
Sono confronti euristici. I coefficienti derivano dalla pratica storica di dimensionamento dei conduttori; assegnarli alle categorie di via passanti e ciechi/interrati non stabilisce un modello termico validato per i via. In particolare, i due valori non dimostrano che un via passante porti il doppio della corrente di un via cieco.
La somma aritmetica di più valori euristici resta euristica. Non considera il riscaldamento condiviso, la metallizzazione non uniforme o l'ingresso disuguale della corrente. Usala per individuare i progetti da approfondire, poi verifica l'assieme nelle condizioni di carico e raffreddamento previste. La guida alla larghezza delle piste spiega la distinzione fra approssimazioni storiche delle curve e valutazione termica specifica della scheda.
Quando i via paralleli aiutano meno di quanto suggerisca il calcolo ideale?
| Condizione di layout | Perché la ripartizione uniforme può fallire | Che cosa esaminare |
|---|---|---|
| Via in una lunga fila alimentata da un'estremità | Il primo fusto può avere un percorso di accesso più corto | Resistenza delle piste o del rame di riempimento verso ogni via |
| Ingresso stretto nel pad o collegamento termico | Il rame di accesso può dominare la transizione | Larghezza e numero dei raggi e collegamento al rame |
| Gruppo fitto di via caldi | I fusti condividono l'ambiente termico circostante | Temperatura con carichi simultanei |
| Fori o metallizzazioni differenti | Le resistenze sono diverse | Costruzione minima finita e variazione del processo |
| Fronti di commutazione rapidi | L'induttanza influenza la distribuzione transitoria della corrente | Percorso di ritorno e intero anello di commutazione |
Posiziona i via dove il rame può alimentarli efficacemente. Aumentare il numero dopo una strozzatura non elimina la strozzatura. Confronta l'insieme di via con il calcolatore di larghezza e corrente delle piste e valuta le transizioni rapide con il calcolatore di induttanza dei via.
Che cosa verificare prima dell'ordine?
Registra diametro minimo del foro finito, rame minimo sulle pareti, lunghezza del fusto percorsa dalla corrente, numero di via, geometria dei collegamenti, temperatura ambiente locale e condizione di carico. Concorda con il fornitore l'ispezione produttiva pertinente. Sul prototipo misura la caduta della transizione in punti definiti e verifica la temperatura stabilizzata nell'involucro con la scheda assemblata.
Le pubblicazioni di riferimento sul rame della Copper Development Association forniscono informazioni sulle proprietà del materiale. TI TIDUCS7, Equazione 7 documenta i coefficienti storici per le piste; non è una norma sulla portata dei via. Il campo di applicazione di IPC-2152 riguarda il dimensionamento dei conduttori e il contesto termico.
Domande frequenti
Quanta corrente può portare un via da 0.3 mm?
Il solo diametro del foro finito non basta. Servono anche rame sulle pareti, lunghezza del fusto, geometria dei collegamenti, condizioni termiche e aumento consentito. L'esempio fornisce 1.14435 mΩ a una temperatura ipotizzata di 35°C; i valori euristici di corrente sono risultati di confronto, non limiti qualificati.
Quattro via portano esattamente quattro volte la corrente?
Solo la somma ideale di stime identiche e indipendenti scala in questo modo. Una ripartizione uniforme in continua dà un quarto della resistenza del fusto, ma la portata reale dipende anche dal rame di accesso e dal riscaldamento condiviso.
Rame da 1 oz equivale a una metallizzazione del via da 25 µm?
No. Il peso del rame descrive normalmente una lamina piana o uno strato finito. Specifica separatamente il rame minimo sulle pareti del foro.
Riempire un via elimina la resistenza del rame?
No. Un riempimento non conduttivo non aggiunge un percorso equivalente di rame in parallelo. Una costruzione metallizzata diversa richiede un modello e una specifica di processo che ne rappresentino la geometria reale.
Confronta la geometria dei tuoi via nel calcolatore, poi richiedi un preventivo PCB allegando i requisiti del foro finito e della metallizzazione.