厚銅電路板導線的規(guī)格參數(shù)可以很容易地從各種文獻資料中查閱，但怎樣利用這些參數(shù)計算厚銅導線的電阻呢？這是很多設計工程師希望得到的方法；對此小編將系統(tǒng)的介紹在厚銅PCB設計中利用導線規(guī)格與印制板連接線尺寸之間的關系，以及電阻與尺寸及溫度之間的函數(shù)關系來計算連接線的電阻。

     從各種出版物和手冊中可以獲得與尺寸相關的導線電氣參數(shù)(通常稱為導線規(guī)格)的大量信息。但如何用這些信息來分析印制電路板連接線參數(shù)的資料卻很少。下文將介紹導線規(guī)格和連接線面積之間的關系，以及如何利用連接線電阻與尺寸和溫度之間的函數(shù)關系。

     從導線的生產工藝可以知道，導線是通過一系列直徑逐漸減小的孔拉制而成，導線的規(guī)格大致反映了拉制所需要的步驟數(shù)。例如一個規(guī)格為24的導線比規(guī)格為20的導線多拉4次。表中所列為目前導線規(guī)格及其相應的直徑和橫截面面積。

     在所有的資料中并沒有對這些步驟進行具體定義，但有一點是一致的：規(guī)格0000 (4/0)，其直徑定義為0.4600英寸；規(guī)格36，其直徑為0.0050英寸。其它規(guī)格的幾何尺寸都介于兩點之間。如果這些尺寸均勻分布，則任何兩個相鄰直徑之間的比值可由下式得出(注意：在規(guī)格0000和規(guī)格36之間共有39級)。

      實際上，各規(guī)格的直徑并不是均勻分布的。表中任何兩個相鄰直徑之間的比值與該公式的計算結果很相近，但多級后就會因為誤差累積而產生很大的偏差，因此利用上式的計算值是近似值而不是實際值

      計算方程式
      在直徑、直徑常用對數(shù)與導線規(guī)格的曲線圖中，可見直徑的增長有一定規(guī)則，導線直徑的對數(shù)與導線規(guī)格曲線幾乎是直線。該曲線的方程為：規(guī)格 = -9.6954 - 19.8578×Log10(d)，其中d為導線直徑，單位為英寸。

        印制板連接線的橫截面是長方形而不是圓形。因此，能定義以橫截面面積為變量的等式如下：規(guī)格 = 1.08 + 0.10×Log10(l/a)，其中a為橫截面面積，單位為平方英寸。

         當導線的橫截面面積已知時，通過上式可以計算出等效的導線規(guī)格。相反地，在導線規(guī)格已知時，通過下式可以計算出連接線的橫截面面積：面積 = l/(10(10×規(guī)格- 10.8))

導線電阻

       在導線規(guī)格表中常會提供相關規(guī)格的一些參數(shù)值。通過這些參數(shù)值可以估計某一長度導線的電阻。而連接線電阻的計算比導線電阻的計算稍微復雜。每種金屬都有一個電阻系數(shù)(有時也稱為特征電阻)，電阻系數(shù)、導線長度、橫截面面積與電阻之間的關系為：R=ρ×l/a

      其中R為電阻，單位為歐姆, l為導線長度, a為橫截面面積。電阻系數(shù)的單位由歐姆和長度單位來表示。純銅的電阻系數(shù)通常為：ρ=1.724 (微歐-厘米)或ρ=0.6788 (微歐-厘米)

      用該參數(shù)可以計算出任何銅連接線的電阻，即用電阻系數(shù)除以連接線的橫截面面積，并乘以連接線長度。但是必須注意，電阻系數(shù)隨溫度變化，通常所給的電阻系數(shù)為20℃時的電阻系數(shù)。因此，用該電阻系數(shù)計算出的電阻值為20℃環(huán)境溫度下的電阻。

     連接線的電阻隨溫度而增大，稱為“電阻溫度系數(shù)”的參數(shù)可表明這種變化的大小，用下式可計算出該參數(shù)對電阻大小的影響：R2/R1 = 1 + 0.00393×(T2-T1)

      其中R1和T1分別為基準電阻和基準溫度(單位為℃)。T2是新溫度，R2是在新溫度下的電阻。

       所有這些計算很繁瑣。UltraCAD Design公司推出了一種免費的計算工具，可以從UltraCAD的網(wǎng)站www.ultracad.com上下載。利用該工具，在給定一條連接線的等效導線規(guī)格、厚度或寬度中任意兩個參數(shù)條件下，可以計算出另一個參數(shù)。它還可以在給定長度和溫度的情況下計算連接線的電阻，在給定電流時計算連接線上的電壓降。

      焊錫層

      最后，我們分析一下焊錫層對連接線電阻的改變。任何導體的電阻都是其電阻系數(shù)的函數(shù)，分析時可將連接線和焊錫層視為并聯(lián)導體。假設焊錫層和連接線具有相同的寬度和長度，只需考慮連接線和焊錫層的厚度。 銅的電阻系數(shù)為1.724微歐-厘米，而錫的電阻系數(shù)為11.5微歐-厘米，比銅高出6.7倍。鉛的電阻系數(shù)為22微歐-厘米，比銅約高出13倍。因此，根據(jù)焊錫中錫和鉛的含量比例，焊錫層的電阻系數(shù)約比相同厚度的銅連接線高10倍。

      由于導體之間的分流大小與電阻成反比，在相同厚度的銅線和焊錫層下，約90%的電流流過銅線(剩余的電流通過焊錫層)。因此，通常在非精確測量時可以忽略焊錫層對連接線電阻和壓降的影響。

  以上是金瑞欣小編分享的關于厚銅電路板導線電阻及焊錫層電阻的計算方式，金瑞欣特種電路有10年厚銅電路板制作經驗；引進先進的銅厚檢測儀、電感測量儀、微電阻測量儀保障厚銅電路板的功能品質；全部使用生益、聯(lián)茂等品牌厚銅板材，質量有保障，更多詳情請咨詢金瑞欣官網(wǎng)