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  • 印制线路板的电气性能介绍
    发布时间:2012-3-26

    印制线路板的设计及制作必须符合其电气、机械性能。符合其标准的性能参数可以保证印制电路板的良好质量。一般来说其电气性能主要体现在:印制导线电阻、印制导线的熔断电流、印制导线的电流密度、绝缘电阻、耐压等方面。机械性能主要体现在导电图形的附着力、平整度。

     

    1.印制导线电阻
    印制导线的横截面一般近似为长方形。对于用作导电材料的铜,在温度为 25℃时,其电阻率 ρ = 1.8 × 10 −6 Ω·cm.。由于印制导线的电阻一般较小,在信号频率较低时可不予考虑。但在重要的地方,例如地线回路,大电流电路或一些特殊电路中,则必须进行估算或进行测量。铜层上镀有像镍、金或锡铅这些金属薄镀层,因为它们对导线电阻的影响很小,所以金属镀覆层的电阻可不予考虑,而只需考虑铜箔部分的电阻。低电阻率金属的厚镀层,例如金属化孔印制电路板上常用的铜镀层。就需要认真考虑。由于铜镀层加厚导线的厚度,所以导线电阻的估算,可用铜箔的厚度加上铜镀层的厚度进行估算。对于铜以外的其他导电材料,或其他横截面形状的导线,如果有必要,其导线电阻必须计算。

     

    2.印制导线的熔断电流
    由于印制导线表面积较大,且导电铜箔与绝缘基板接触良好,使其具有良好的导热性能,因此,印制导线允许通过的电流密度要比普通导线大得多。印制导线的熔断电流与普通导线熔断电流如表1所示。
    表1 导线熔断电流

    导线熔断电流

    注:①印制导线为宽1.5mm,厚50mm;
    ②熔断时间均为1~2 秒时的熔断电流值。

     

    3.印制导线的电流密度
    由于印制导线存在电阻,通过电流时将发热,图4-23 给出印制导线电流与温升的特性曲线。印制导线的最大电流密度一般取20A/mm。。导线宽度与最大工作电流的关系如表2所示。对于过长的印制导线,尽管其电流密度不太大,导线电阻上的压降会对电路工作带来的不良影响。对于大电流的电源线、地线、负载输出导线应适当加宽,以降低电压降的影响。在设计时,可由表3查得电流与电压降的数值关系。

    表2 印制导线最大允许工作电流

    印制导线最大允许工作电流
    注:印制导线厚为50μm。

    表3 印制导线的电压降

    印制导线的电压降
    注:印制导线的宽度为1mm,厚50μm。

     

    4.绝缘电阻
    绝缘电阻由导线图形、基材、印制电路板生产所采用的工艺方法,以及温度、湿度、表面污染等环境条件所决定。应尽量避免导线平行长度过长,特别是间距较小的平行导线。组装元件之后的印制电路板,由于所采用的焊料、焊剂不同和焊接方法、操作条件等差别还会使其绝缘电阻变小。对于采用贯穿连接的双面印制电路板或多层印制电路板,在考虑外层绝缘电阻时,还要注意印制电路板其他关联部分的影响。
    多层印制电路板内层导线之间的绝缘电阻,是表面电阻和体积电阻的混合结果。在重要的地方,可以通过测量确定。
    相邻层间的绝缘电阻是指两层导线间绝缘层的电阻,可用基材的体积电阻估算。在重要的地方,可以通过测量确定。

     

    5.耐压
    导线之间允许的电压,主要取决于导线间距、基材种类、涂覆层、及环境条件等因素。同时还取决于规定的安全规则。因此,不能给出通用的要求。如果两个相邻的印制导线之间电位差较大,应防止高压击穿现象。为了适应各种环境条件运行,在排版设计时,印制导线间的距离,应满足最大安全工作电压的要求。一般安全工作电压与导线的间距可使用如下参考值:1.5mm-(300V);1.0mm-(200V);0.5mm-(100V)。多层板相邻层间所允许的电压取决于绝缘层的厚度及其介电强度,并且可以从有关绝缘材料规定的数值直接计算出来。

     

    6.其它电气性能
    在高速数字电路中,应该把印制导线作为传输线处理。常用的印制电路板传输线是微带线和带状线,微带线是一种用电介质将导线与接地面隔开的传输线,而带状线是一种导线位于两层接地面之间并被电介质隔开的传输线。它们的特性阻抗、电感、电容以及传输延时的计算可查阅国标。


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