PCB设计铜铂厚度线宽与电流关系.docx

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PCB设计铜铂厚度线宽与电流关系

PCB设计铜铂厚度、线宽与电流关系

PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系

以下总结了网上八种电流与线宽的关系公式，表和运算公式，尽管各不相同〔大体相近〕，但大伙儿能够在实际的PCB板设计中，综合考虑PCB板的大小，通过电流，选择一个合适的线宽。

一、PCB电流与线宽

PCB载流能力的运算一直缺乏权威的技术方法、公式，体会丰富CAD工程师依靠个人体会能作出较准确的判定。

然而关于CAD新手，不可谓遇上一道难题。

PCB的载流能力取决与以下因素：

线宽、线厚〔铜箔厚度〕、容许温升。

大伙儿都明白，PCB走线越宽，载流能力越大。

假设在同等条件下，10MIL的走线能承担1A，那么50MIL的走线能承担多大电流，是5A吗？

答案自然是否定的。

请看以下来来自国际权威机构提供的数据：

供的数据：

线宽的单位是：

Inch〔1inch=2.54cm=25.4mm〕

数据来源：

MIL-STD-275PrintedWiringforElectronicEquipment

参考文献：

二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系

在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算：

"在专门多数据表中，PCB的敷铜厚度常常用盎司做单位，它与英寸和毫米的转换关系如下：

1盎司=0.0014英寸=0.0356毫米〔mm〕

2盎司=0.0028英寸=0.0712毫米〔mm〕

盎司是重量单位，之因此能够转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸"

PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表

也能够使用体会公式运算:

0.15×线宽（W）=A

以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值.

导线阻抗:

0.0005×L/W（线长/线宽）

电流承载值与线路上元器件数量/焊盘以及过孔都直截了当关系

参考文献：

另外导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘的关系

导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直截了当关系〔目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值阻碍的运算公式，有心的朋友能够自己去找一下，个人也不是太清晰，不在说明〕那个地点只做一下简单的一些阻碍到线路电流承载值的要紧因素。

1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承担的电流承载值，因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。

因此表格提供只是做为一种参考值。

2、在实际设计中，每条导线还会受到焊盘和过孔的阻碍，如焊盘教多的线段，在过锡后，焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了，可能专门多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁，那个缘故专门简单，焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值，而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度承诺最大的电流承载值。

因此在电路瞬时波动的时候，就专门容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路，解决方法：

增加导线宽度，如板不能承诺增加导线宽度，在导线增加一层Solder层〔一样1毫米的导线上能够增加一条0.6左右的Solder层的导线，因此你也增加一条1mm的Solder层导线〕如此在过锡过后，这条1mm的导线就能够看做一条1.5mm~2mm导线了〔视导线过锡时锡的平均度和锡量〕，如以下图：

像此类处理方法关于那些从事小家电PCBLayout的朋友并不生疏，因此假如过锡量够平均也锡量也够多的话，这条1mm导线就不止能够看做一条2mm的的导线了。

而这点在单面大电流板中有为重要。

3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力平均度，那个专门在大电流粗引脚的板中〔引脚大于1.2以上，焊盘在3以上的〕如此处理是十分重要的。

因为假如焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上，它在过锡后，这一点焊盘的电流就会增加好几十倍，假如在大电流瞬时发生专门大波动时，这整条线路电流承载能力就会十分的不平均〔专门焊盘多的时候〕，仍旧专门容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。

图中那样处理能够有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的平均度。

最后再次说明：

电流承载值数据表只是一个绝对参考数值，在不做大电流设计时，按表中所提供的数据再增加10%量就绝对能够满足设计要求。

而在一样单面板设计中，以铜厚35um，差不多能够于1比1的比例进行设计，也确实是1A的电流能够以1mm的导线来设计，也就能够满足要求了〔以温度105度运算〕。

参考文献：

三、PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系

信号的电流强度。

当信号的平均电流较大时，应考虑布线宽度所能承载的的电流，线宽可参考以下数据：

PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系

不同厚度，不同宽度的铜箔的载流量见下表:

注：

i.用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。

ii.在PCB设计加工中，常用OZ〔盎司〕作为铜皮厚度的单位，1OZ铜厚的定义为1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为35um；2OZ铜厚为70um。

摘自：

华为PCB布线规范内部资料P10

四、如何确定大电流导线线宽

五利用PCB的温度阻抗运算软件运算〔运算线宽，电流，阻抗等〕PCBTEMP

依次填入Location（External/Internal）导线在表面依旧在FR-4板内部、Temp温度（DegreeC）、Width线宽〔Mil〕、Thickness厚度〔Oz/Mil〕,再点Solve即可求出通过的电流，也能够明白通过的电流，求线宽。

专门方便。

c:

\iknow\docshare\data\cur_work\f98-4fef-a21f-673a3c04fc18.JPG

能够看到同第一种方法的结果差不多〔20摄氏度，10mil线宽，也确实是0.010inch线宽，铜箔厚度为1Oz〕

软件下载：

那个应该依照IPC-D-275标准运算得到的。

关于IPC-D-275：

1998年，IPC-D-275改编为IPC-2221«印制板设计通用标准»及IPC-2222«刚性有机印制板设计分标准»。

参考：

=4

IPC-2221GenericStandardonPrintedBoardDesign

«印制板设计通用标准»

下载：

（L）.pdf

IPC-2222SectionalStandardonRigidOrganicPrintedBoards

«刚性有机印制板设计分标准»

下载：

六体会公式

I=KT0.44A0.75

（K为修正系数,一样覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048

T为最大温升,单位为摄氏度（铜的熔点是1060℃）

A为覆铜截面积,单位为平方MIL（不是毫米mm,注意是squaremil.）

I为容许的最大电流,单位为安培（amp）

一样10mil=0.010inch=0.254可为1A,250MIL=6.35mm,为8.3A

七、某网友提供的运算方法如下

先运算track的截面积，大部分pcb的铜箔厚度为35um〔不确定的话能够问pcb厂家〕它乘上线宽确实是截面积，注意换算成平方毫米。

有一个电流密度体会值，为15~25安培/平方毫米。

把它称上截面积就得到通流容量。

八关于线宽与过孔铺铜的一点体会

我们在画PCB时一样都有一个常识，即走大电流的地点用粗线〔比如50mil，甚至以上〕，小电流的信号能够用细线〔比如10mil〕。

关于某些机电操纵系统来说，有时候走线里流过的瞬时电流能够达到100A以上，如此的话比较细的线就确信会出问题。

一个差不多的体会值是：

10A/平方mm，即横截面积为1平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。

假如线宽太细的话，在大电流通过时走线就会烧毁。

因此电流烧毁走线也要遵循能量公式：

Q＝I*I*t，比如关于一个有10A电流的走线来说，突然显现一个100A的电流毛刺，连续时刻为us级，那么30mil的导线是确信能够承担住的。

〔这时又会显现另外一个问题?

?

导线的杂散电感，那个毛刺将会在那个电感的作用下产生专门强的反向电动势，从而有可能损坏其他器件。

越细越长的导线杂散电感越大，因此实际中还要综合导线的长度进行考虑〕

一样的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项：

直角辐条，45度角辐条，直铺。

他们有何区别呢？

新手往往不太在意，随便选一种，美观就行了。

事实上不然。

要紧有两点考虑：

一是要考虑不能散热太快，二是要考虑过电流能力。

使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力专门强，关于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。

同时它的导热性能也专门强，尽管工作起来对器件散热有好处，然而这关于电路板焊接人员却是个难题，因为焊盘散热太快不容易挂锡，常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度，降低了生产效率。

使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积，散热慢，焊起来也就容易多了。

因此选择过孔焊盘铺铜的连接方式要依照顾用场合，综合过电流能力和散热能力一起考虑，小功率的信号线就不要使用直铺了，而关于通过大电流的焊盘那么一定要直铺。

至于直角依旧45度角就看美观了。

什么缘故提起那个来了呢？

因为前一阵一直在研究一款电机驱动器，那个驱动器中H桥的器件老是烧毁，四五年了都找不到缘故。

在一番辛劳之后终于发觉：

原先是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式〔而且由于铺铜画的不行，实际只显现了两个辐条〕。

这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。

尽管产品在正常使用过程没有任何问题，工作在10A电流的情形下完全正常。

然而，当H桥显现短路时，该回路上会显现100A左右的电流，这两根辐条瞬时就烧断了〔uS级〕。

然后呢，功率回路变成了断路，储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去，这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件，击毁桥路操纵芯片，并窜入数字电路部分的信号与电源中，造成整个设备的严峻损毁。

整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。

那么,什么缘故在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢？

什么缘故不让铜箔直铺过去呢？

因为，生产部门的人员说那样的话那个引脚太难焊了！

设计者正是听了生产人员的话，因此才...

1印制导线的宽度设计

印制导线的宽度由导线的负载电流、承诺的温升和铜箔的附着力决定.印制导线的宽度和厚度确定导电的截面职.导线的截面积越大，载流量就越大然而电流流过导线会产生热量并引起导线温度升高，温升的大小受电流和散热条件阻碍.而承诺的温升是由电路的特性、元器件的工作温度要求和整机工作的环境要求等因素决定的，因此温升必须限制在一定的范畴内.印制导线附着在绝缘基材上过高的温度会阻碍导线对基材的附着力，因此在设计印制导线的宽度时应考虑在选定铜箔厚度的基材基础上，导线需要的负载电流、导线承诺的温升和铜箔的附着力都能满足要求的情形下确定印制导线的宽度.在印制板的导线宽度不小于O.2mm，厚度为35μm以上的铜箔，其负载电流在0.6A时温升一样平超过10oC。

关于SMT印制板和高密度板的信号导线其负载电流专门小，导线宽度能够小于O.2mm.然而导线越细其加工难度就越大，负载电流能力也小.因此在布线空间承诺的条件下，应适当选择宽一些的导线.一样接地线和电源线应设计得较宽，如此既有利于降低导线的温升又有利于制造.印制导线的最小宽度应依照信号线的电流大小和制造的工艺极限来确定.通常信号线的负载电流专门小.因此印制导线的宽度要紧取决于制造的工艺极限.而工艺极限值又随印制板生产商的工艺技术水平和选用基材铜箔的厚度有关，因此设计导线宽度时应了解印制板生产商的工艺技术水平.目前可制造的最小宽度为O.05mm，但这并不是每个制造商都能达到的.

通常地线宽度设计为0.51-2.03mm（20-80mil），电源线为O.51-1.27mm（20-50mil）.信号线为O.1-0.3mm（4-12mil）.地线和电源总线宽度应依照载流量考虑.具体导线宽度应依照电流负载能力和特性阻抗要求来运算.导线的尺寸制度取决于导电图形的设计精度、生产底版的精度、制造工艺（成像、镀覆、蚀刻的方法和质量）且导体厚度和平均性等因素.印制导线的最小设计宽度受印制板制作工艺的制约,是阻碍印制板设计可制造性的要紧因素之一.为了保证印制板导线宽能达到标称宽度，应考虑印制板生产过程中工艺方法的不同、基材的铜箔厚度不同.例如在电镀和蚀刻等正艺中不可幸免地会使导线增宽或由于侧蚀而使导线宽度减小，不同的工艺方法使导线的精度变化不同.这些因素造成的公差按标准规定.一样导线宽度小于标称宽度的20%-25%能够同意.关于减成法，在蚀刻时印制导线的侧蚀是不可幸免的，侧蚀的量随铜箔厚度增加而加大.蚀刻系数为铜厚度（包括图形镀铜层）与侧蚀量的比（见图5－4），该系数等于或小于1为正常蚀刻，大于1时为不正常.这时应调整蚀刻方法和蚀刻工艺条件.

从工艺方法考虑，采纳全板电镀工艺，实际上是将基材的铜层电镀加厚了，在蚀刻时就相当于用较厚的铜箔蚀刻，侧蚀的量大，导线会变细，因而该法不适于制作较细的导线.图形电镀只加厚了导线的铜厚层度，而蚀刻去掉的铜箔厚度只是导线之间的原始铜箔厚度，相对较薄.因而侧蚀的小，导线与设计的宽度差就小，假如选择更薄的原始铜箔基材，那么导线的侧蚀量更小，能够制作更精细的导线.实践证明选择较薄铜箔的基材并采纳图形电镀工艺能够制作较为精细的印制导线.

关于正常的蚀刻.在导线精度要求高时应选择薄铜箔的基材.蚀刻时的侧蚀比较小.导线宽度就更接近设计值，或者由设计和工艺对设计的导线宽度进行补偿.者5-2给出了工艺方法与标准值的设计补偿量.在设计高精度印制导线时可参照给以补偿.并尽量采纳线宽且其公差宽些的导线.然而过宽的导线全降低布线密度.设计时应兼顾这两方面因素进行优化.

又细又长的印制导线电阻大，在高频条件下使用其特性阻抗也大.因此对高频电路的印制导线宽度的设计应进行严格的阻抗运算而确定.并对由于上述的蚀刻特性而引起的导线宽度变化应在设计时考虑给予一定的设计补偿量.关于一样精度要求的印制导线不需要补偿.只要选择合适厚度的铜箔和加工工艺方法，按正常生产合格的导线宽度就能满足使用要求，按标准规定.1级产品导线宽度偏差应小于等于25%.2、3级产品导线宽度偏差应小于等于20%.假如对导线的宽度的精度要求高于上述标准，那么应另外注明导线的偏差.精度越高越难于制造.成本也越高.

从表5-2能够看出不同的工艺方法和不同的掩膜及抗蚀层对导线的精度有明显阻碍，假设制作精度高和较细的印制导线需要选择较薄的铜箔和图形电镀法工艺，这般由工艺人员依照拟将采纳的工艺方法与设计人员共同商量.以确定具体的导线宽度的设计补偿量.

因为在设计时是按铜箔厚度的标称值考虑导线宽度的，而一样的工艺方法要采纳图形电镀，在加工时导电图形的铜箔被镀层加厚了20-25μm，如此以来尽管导线宽度因为侧蚀特性减少了一点，但图形电镀时铜箔又加厚了，导线的截面积实际上并不比设计值减少多少.因此一样导线设计时不一定都要补偿.以O.046mm铜箔为例.在按正常工艺加工蚀刻后导线宽度变化的公差随制造水平而不同（见表5-3）.在选择印制板的合格供应商时，应了解供应商的制造水平.不然将难以保证导线宽度而阻碍产品的可靠性.

目前采纳的图形电镀法工艺制造印制板，可制造性水平都能够达到2级以上，假如选择铜箔厚度为O.035mm以下的基材，制作O.2mm宽的导线，即使不用对导线宽度设计值补偿，3级可制造性水平的公差也完全符合2、3级产品的线宽公差要求.

微波电路和高速电路的导线宽度还与特性阻抗有关.应依照所选择基材的介电常数和电路对特性阻抗的需要通过运算来确定，因此对其导线宽度、厚度及公差应有更严格的要求，导线宽度的公差不能按一样导线承诺的变化值取单向公差，一样为+0.03-0.08、－0.05mm的公差要求.制作中应选择较薄铜箔的基材和严格操纵加工参数.

2印制导线的长度

印制导线的长度在低频电路中一样没有严格的要求然而从EMC角度考虑.在高频电路中（音频以上的电路）必须考虑最大电长走线.这时印制导线除具有电阻特性外还具有电感特性.同时随着频率的提高电感特性越来越明显，感抗可能会超过阻抗.而电感性和电容性元件对电路的谐振专门有效.对应于波长的1/4λ或1/2λ时.导线会成为一个有效的辐射器，大部分天线都设计在特定频率段.因此建议将印制导线的长度设计为小于特定频率波长λ的1/20，以免导线成为无意的辐射源.在设计高频信号传输导线时还应考虑传输延迟，尽量将导线设计得短一些.印制导线设计得较短.还有利于提高布线密度。