Расчет ширины печатных проводников

Ширина печатного проводника зависит от электрических, конструктивных и технологических требований.

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника t, мм, рассчитывают по следующей формуле:

, (4)

где t_minD — минимально допустимая ширина проводника, рассчитываемая в зависимости от допустимой токовой нагрузки;

— нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника (см. табл. 1).

Значение допустимой токовой нагрузки в зависимости от допустимого превышения температуры проводника относительно температуры окружающей среды выбирают:

для медной фольги — (100...250) • 10^б А/м² (100...250 А/мм²);

для гальванической меди — (60... 100) • 10⁶ А/м² (60... 100 А/мм²).

Минимально допустимую ширину проводника по постоянному току для цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки определяют по формуле

, (5)

где I_тax — максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках, определяют из анализа электрической принципиальной схемы;

j_ДОП ^— допустимая плотность тока, выбирают по табл. 6 в зависимости от метода изготовления ПП;

h — толщина печатного проводника.

Таблица 6. Конструктивные особенности ПП при различных методах изготовления

Метод изготовления изготовления	Толщина слоев печат­ного проводника, мкм	толщина проводников, мкм	Допустимая плотность тока, А/м2	Удельное объемное сопротивление, х10-8, Ом*м
медная фольга	гальваническая медь	химическая медь	олово—свинец	медная фольга	гальваническая медь	гальваническая медь на тонкомерной фольге	химическая медь	медная фольга	химическая медь	гальваническая медь
Химический негативный		-	-	-		100...250	-	-	-	1,72	-	-
Комбинированный позитивный			2...5			60...100 60...100	-	-	-	1,9
Электрохимический			-			-	35...60	-	-	-	-
-		-			-	-	-	-	-	-
Аддитивный	-	-				-	-	-	30...50	-	2,8	-
ДПП на полиимиде	-		-			-	60...100 60...100	35...60	-	-	-	1,9
МПП — метод металлизации сквозных отверстий			2...5			-	60...100	-	-	1,72	-	1,9
Метод открытых контактных площадок		-	-			100...250	-	-	-	1,72	-	-
Тентинг	9, 12, 18	11...24		-	25...47	60...100	35...60	30...50	1,72	2,8	1,9

Примечание. Удельное объёмное сопротивление для олова – свинца – 1,2 х10^-8, Ом*м.

Минимально допустимую ширину проводника с учетом допустимого падения напряжения на нем, если конструкция проводника состоит из одного слоя меди, определяют следующим образом:

, (6)

где ρ — удельное сопротивление слоя меди (табл. 7);

l — максимально допустимая длина проводника (задается в техническом задании исходя из час­тотных характеристик узла);

U_ДОП — допустимое рабочее напряжение.

При выполнении учебных расчетов будем считать, что для ЭА, работающей на низких и средних частотах (до 1 МГц) l =30 мм (условно); на высо­кой частоте (1...300 МГц) l =10 мм; СВЧ (свыше 300 МГц) не рассматрива­ется; U_ДОП < U_ЗПУ (здесь U_ЗПУ — запас помехоустойчивости ИМС, определяют по справочнику) или U_ДОП = (0,1...0,2)U_П (здесь U_П — напряжение питания ИМС, определяемое из анализа электрической принципиальной схемы).

Таблица 7. Удельное объемное сопротивление различных металлов

Металл	Удельное объемное сопротивление, х10-8, Ом • м
Медная фольга	1,72
Гальваническая медь	1,90
Химическая медь	2,80
Олово	12,00
Серебро	1,59
Золото	2,22
Никель	7,80
Палладий	10,80

Допустимую токовую нагрузку следует уменьшать:

• на 15 % для печатных проводников, расположенных на расстоянии равном или меньшем их ширины;

• на 40 % для печатных проводников из гальванической меди на тон­комерной фольге;

• в 2 раза для печатных проводников из химически осажденной меди по аддитивной технологии (см. табл. 6).

Наименьшее номинальное значение ширины проводника устанавлива­ют в зависимости от класса точности ПП (табл. 1).