Прелазни спојеви на штампаној плочи служе као критични проводни канали за повезивање различитих слојева кола, а њихова прекострујна способност директно утиче на перформансе и поузданост целог система кола. Нарочито у сценаријима примене са високом струјом, као што су струјна кола, кола појачала снаге, итд., Ако се прекострујном способношћу прикључка не рукује правилно, то може да изазове локално прегревање, одвајање споја за лемљење, па чак и спаљивање штампане плоче, што доводи до квара опреме.
1, Кључни фактори који утичу на капацитет протока кроз{1}}отвор
Пречник и количина пролазних рупа
Пречник пролазног{0}}отвора игра одлучујућу улогу у његовом капацитету протока. Према принципу густине струје, под истим условима струје, што је већи пречник рупе-, већа је површина-попречног пресека кроз коју струја пролази, а густина струје је нижа. На пример, у високострујном модулу за напајање, који користи преко 0,3 мм пречника и 0,5 мм преко, када прође струју од 10 А, 0,3 мм се брзо подиже на 140 степени због велике густине струје, далеко превазилазећи опсег толеранције ФР4 материјала (генерално радна температура ФР4 материјала је ограничена на испод 125 степени ризика од квара); Температура 0,5 мм кроз{14}}отвор остаје стабилна на 85 степени, и даље у безбедном опсегу. Поред тога, паралелно коришћење више пролаза може ефикасно дистрибуирати струју. У случају укупне струје од 15А, температура једног пролаза од 0,5 мм може достићи до 130 степени, приближавајући се прагу опасности. Међутим, након што су три 0.5мм виаа спојена паралелно, температура пада на 75 степени. Када се број 0,5 мм спојева повећа на пет паралелно, температура даље пада на 60 степени, а стабилност система је значајно побољшана.
Дебљина бакра
Дебљина бакарне облоге на унутрашњем зиду отвора одређује његову проводљивост. Уобичајене дебљине бакрене плоче укључују 18 μм, 25 μм и више спецификације. Узимајући за пример исти пречник од 0,5 мм, при проласку струје од 10 А, температура бакра од 18 μм обложеног преко достиже 92 степена, температура пада на 78 степени када се обложи бакром од 25 μм, а температура бакра од 50 μм обложеног преко је само 65 степени. Ово указује на то да како се дебљина бакрене превлаке повећава, отпор пролаза се смањује, топлота која се ствара када струја пролази кроз опада, а ефекат дисипације топлоте је значајно побољшан, чиме се у великој мери повећава могућност прекомерне струје отвора.
број слоја штампане плоче и начин повезивања бакра
Број слојева штампане плоче и начин повезивања између отвора и унутрашњег слоја бакра ће утицати на пут топлотне проводљивости отвора. У вишеслојним -слојним штампаним плочама, ако се отвор може ефикасно повезати са више унутрашњих слојева бакра, то значи да се топлота може распршити кроз више путева, што је корисно за побољшање капацитета преко струје.
Мере одвођења топлоте
Потпуност мера расипање топлоте такође у великој мери утиче на-могућност прекомерне струје кроз отвор. Постављање бакарне фолије за дисипацију топлоте у близини отвора може брзо распршити топлоту коју генерише отвор и смањити температуру прелаза. Употреба врућих спојева је подједнако кључна јер они могу да усмере топлоту на друга подручја расипање топлоте на штампаној плочи. Поред тога, пуњење материјала за расипање топлоте као што је топлотно проводљиви лепак око пролаза може ефикасно побољшати ефекат расипање топлоте.
услови животне средине
Температура и проток ваздуха у радном окружењу имају неоспоран утицај на капацитет протока кроз{0}}отвор. У окружењима са високим температурама, потешкоће у дисипацији топлоте самог пролаза се повећавају, а његов прекострујни капацитет се сходно томе смањује. На пример, при температури околине од 50 степени, дозвољена струја кроз вијачу је нижа него на собној температури од 25 степени. Добар проток ваздуха, као што је принудно хлађење ваздуха или услови природне конвекције, може убрзати дисипацију површинске топлоте кроз отвор и помоћи да се побољша капацитет протока. У неким спољним електронским уређајима, због великих температурних промена и ограничених услова вентилације, потребно је пажљивије дизајнирати прикључке како би се прилагодили изазовима отежаног окружења на прекострујни капацитет.
2, Метода процене капацитета протока кроз{1}}отвор
Према стандардним референтним подацима
У овом тренутку, иако не постоји јединствени стандард посебно за прекострујни капацитет виас-а, подаци о тренутној носивости бакарних жица штампаних плоча у стандарду ИПЦ-2152 могу се користити за прелиминарну процену надструјног капацитета виас-а. Овај стандард даје референтне вредности за тренутни капацитет носивости различитих ширина линија и дебљина бакра под специфичним условима пораста температуре. Међутим, због разлика између преко структура и обичних бакарних жица, ови подаци се могу користити само као грубе референце и потребно их је прилагодити специфичним ситуацијама у практичним применама.
експериментално испитивање
Експериментално тестирање је директан и поуздан метод за процену преко{0}}могућности прекомерне струје кроз рупе. Изградњом стварног кола за тестирање, различите величине струје се примењују на пролазне отворе, а температурни сензори се користе за праћење промена температуре међу рупама у реалном времену. На пример, у експерименту се бирају више струјних спојева истих спецификација и кроз њих се пропуштају различите струје као што су 1А, 3А, 5А, а одговарајуће температуре се бележе. Тренутна вредност при којој температура достигне границу толеранције ФР4 материјала је максимални прекострујни капацитет прикључка под овим условом. Овај метод може интуитивно да одрази перформансе прелаза у практичном раду, али експериментални процес је дуготрајан-и напоран, а на њега утичу фактори као што су окружење за тестирање и тачност опреме.
Термичка симулациона анализа
Користећи професионални софтвер за термичку симулацију, конструишите тродимензионални термални модел спојева на штампаној плочи да бисте симулирали расподелу температуре отвора под различитим струјним оптерећењима. У симулационом моделу, параметри као што су пречник, дебљина бакрене плоче, број слоја штампане плоче и услови одвођења топлоте могу бити прецизно подешени. Променом ових параметара, промене температуре прелаза се могу посматрати како би се проценила могућност прекомерне струје. Упоређивањем температуре отвора пречника 0,3 мм, 0,5 мм и 0,8 мм испод струје од 10 А кроз симулацију, јасно је да постоје разлике у прекострујном капацитету прелаза различитих пречника. Анализа термичке симулације је ефикасна и може свеобухватно да размотри више фактора, пружајући снажну основу за оптимизацију кроз дизајн. Међутим, тачност резултата симулације зависи од рационалности подешавања параметара модела.
3, Стратегија оптимизације дизајна за повећање капацитета протока кроз рупе
Оптимизујте кроз величину и изглед
У фази пројектовања, препоручује се коришћење отвора већег пречника што је више могуће, пожељно већег од или једнаког 0,5 мм, како би се смањила густина струје и минимизирало стварање топлоте. За апликације велике струје, више пролаза би требало да буду спојене паралелно. За струје веће од 5А, препоручује се коришћење више од или једнаких 3 0.5мм међупреклопника. У исто време, разумно планирајте распоред пролаза како бисте избегли прекомерну концентрацију пролаза и спречили прекомерну акумулацију топлоте у локалним областима. На пример, преко везе између струјне равни и уземљења, са равномерно распоређеним везовима, може ефикасно уравнотежити струју и побољшати укупну прекострујну способност.
Повећајте дебљину бакарног оплата
Ако процес производње штампаних плоча дозвољава, повећање дебљине бакреног слоја на унутрашњем зиду отвора на 25 μм или више може значајно смањити топлотни отпор преко и побољшати његову прекострујну способност. На пример, у матичној плочи сервера која захтева изузетно високу стабилност напајања, дебљина бакрене облоге на рупама за пролазе је повећана са 18 μм на 35 μм. Након тестирања, температура пролазних отвора је значајно смањена под великим струјним оптерећењима, а стабилност система је значајно побољшана.
Побољшан дизајн одвођења топлоте
Поставите велику површину бакарне фолије за дисипацију топлоте око отвора и обезбедите добру везу између отвора и бакарне фолије за расипање топлоте, обезбеђујући ефикасан пут за проводљивост топлоте. Разумно уредите термалне пролазе да бисте распршили топлоту на друга подручја расипање топлоте на штампаној плочи. Поред тога, премазивање материјала за расипање топлоте као што је топлотно проводљива боја на површини вијке додатно побољшава ефекат одвођења топлоте. У електронским уређајима велике{3}}е снаге, као што је дизајн штампаних плоча индустријских фреквентних претварача, ове мере одвођења топлоте могу ефикасно да побољшају поузданост рада у окружењима велике струје.
Прилагодите се према стварним сценаријима примене
У потпуности размотрите стварно окружење коришћења штампане плоче, као што су радна температура, влажност, услови вентилације итд., и оптимизујте дизајн кроз{1}}отвор у складу са тим. У окружењима са високим температурама, на одговарајући начин повећајте величину или број пролазних отвора; У влажним срединама појачајте заштитне мере за пролазне рупе како бисте спречили смањење прекострујног капацитета услед корозије.