ElectroDesignForgeElectroDesignForge

Kalkulator przelotek PCB

Oblicz dopuszczalny prąd ciągły grupy równoległych przelotek na podstawie ich geometrii, warunków cieplnych i dopuszczalnego wzrostu temperatury.

Parametry elektryczne i cieplne

Jednostki

Metalizowany otwór przez całą grubość płytki.

mm
mm
µm
°C
°C
°C
°C/W

Użyj symulacji, pomiaru lub reguły potwierdzonej przez producenta PCB, która uwzględnia płaszczyzny i sąsiednią miedź.

mm
MHz

Przybliżenie współosiowe pierwszego rzędu dla grupy przelotek. Użyj rzeczywistego otworu izolacyjnego i εr z układu warstw; szybkie łącza zweryfikuj przez ekstrakcję elektromagnetyczną.

Przekrój elektryczny przelotki

PRZELOTKA PRZELOTOWAPTH · wiercona mechaniczniePołączenie międzywarstwowePrądL1L2L3L4L5L6Dielektryk FR-4MiedźWywiercony otwórDługość metalizacji · 1,6 mmØ 0,3 mm

Model elektryczno-cieplny

RT=R20(1+α(T−20))R_T=R_{20}\left(1+\alpha\left(T-20\right)\right)
P=I2RTP=I^2R_T
ΔT=P ΘJA\Delta T=P\,\Theta_{JA}
Uwagi dotyczące wykonania

Prąd płynie przez metalizowaną ściankę otworu. Podaj rzeczywistą końcową długość przewodzącą, a nie nominalną liczbę warstw.

Wyniki elektryczne

Całkowita długość metalizacji1.6 mm
Pole przekroju miedzi na ściance otworu0.0255 mm²
Rezystancja DC przy 20 °C1.081 mΩ
Rezystancja DC po nagrzaniu1.144 mΩ
Dopuszczalny prąd jednej przelotki9.348 A
Spadek napięcia przy dopuszczalnym prądzie10.697 mV
Strata mocy w miedzi przy dopuszczalnym prądzie100 mW
Obliczony wzrost temperatury10 °C
Temperatura przelotki przy dopuszczalnym prądzie35 °C
Zapas do granicznej temperatury+50 °C
Obliczony dopuszczalny prąd ciągły9.35 AObliczono dla podanego maksymalnego wzrostu temperatury i rezystancji termicznej.

Wyniki dla wysokich częstotliwości

Równoważna pojemność pasożytnicza0.527 pF
Równoważna indukcyjność pasożytnicza0.222 nH
Szacowana częstotliwość rezonansu LC14,727.496 MHz
Przybliżona impedancja charakterystyczna20.53 Ω
Reaktancja szeregowa przy częstotliwości analizy-300.89 Ω

Sprawdzenie cieplne

Docelowy wzrost temperatury nie przekracza dopuszczalnej temperatury przelotkiΔT 10 / 10 °C · 35 / 85 °C

Wymagana weryfikacja według IPC i u producenta

Zielony status potwierdza tylko zgodność z podanymi ograniczeniami. Nie oznacza zgodności z IPC ani kwalifikacji procesu produkcyjnego.

Wstępne oszacowanie dla pracy ciągłej. Rezystancja termiczna musi odzwierciedlać grupę przelotek, pobliską miedź, płaszczyzny, rzeczywisty układ warstw i chłodzenie. Przed zatwierdzeniem dopuszczalnego prądu, wzrostu temperatury, niezawodności lub ograniczeń produkcyjnych sprawdź IPC-2221, IPC-6012 i wymagania producenta PCB. Wielkości LC opierają się na przybliżonym modelu współosiowym. Pomagają we wstępnym doborze, lecz nie zastępują analizy rzeczywistych otworów izolacyjnych, odgałęzień ani symulacji elektromagnetycznej 3D.

Przewodnik do produkcji PCB

Wybierz i wstępnie dobierz przelotkę z uwzględnieniem ograniczeń HDI

Przelotka jest połączeniem elektrycznym i elementem procesu produkcji. Jej rodzaj określa technologię, a długość metalizacji, końcowa średnica otworu, grubość miedzi na ściankach, równoległe drogi prądu, otwór odciążający w płaszczyźnie i warunki cieplne wpływają na straty oraz zachowanie przy wysokiej częstotliwości.

Metoda i założenia

Narzędzie oblicza rezystancję metalizacji przelotki na podstawie jej długości, końcowej średnicy otworu i grubości miedzi na ściankach. Uwzględnia zależność rezystywności miedzi od temperatury, a następnie wyznacza prąd powodujący zadany maksymalny wzrost temperatury bez przekroczenia dopuszczalnej temperatury przelotki. Przy wysokich częstotliwościach stosuje wstępne przybliżenie koncentryczne z wymiarów otworu odciążającego, εr i długości do oszacowania C, L, rezonansu i impedancji; nie zastępuje ono pełnej ekstrakcji elektromagnetycznej.

Dane wejściowe do sprawdzenia

Rodzaj przelotki i rzeczywista długość metalizacji

Rodzaj przelotki wskazuje ograniczenia technologiczne, lecz obliczenie elektryczne wymaga rzeczywistej końcowej długości drogi w miedzi. Dla mikroprzelotki piętrowej podaj sumę długości etapów i ich liczbę, aby zobaczyć głębokość każdego przejścia.

Wymiary końcowe, a nie tylko wymiary CAD

Użyj końcowej średnicy otworu i grubości miedzi na jego ściankach podanych przez producenta. Średnica narzędzia przed metalizacją i ilość osadzonej miedzi zależą od procesu i bezpośrednio zmieniają przekrój przewodnika.

Połączenie elektryczne między dwiema warstwami

Narzędzie przedstawia połączenie elektryczne dwóch warstw. Rzeczywista długość metalizacji decyduje o wynikach elektrycznych, cieplnych i wysokoczęstotliwościowych, również wtedy, gdy przelotka przelotowa ma niewykorzystany odcinek.

Otwór odciążający (antipad), εr i częstotliwość

Do obliczeń LC użyj rzeczywistej średnicy otworu odciążającego w płaszczyźnie odniesienia oraz przenikalności elektrycznej dielektryka w układzie warstw. Pokazana reaktancja dotyczy skupionego modelu RLC przy częstotliwości analizy; nie jest parametrem S całej przelotki.

Docelowy wzrost temperatury, drogi równoległe i rezystancja cieplna

Nie podawaj prądu: narzędzie oblicza dopuszczalny prąd ciągły przy zadanym wzroście temperatury. Jako równoległe licz tylko drogi zasilane symetrycznie. Podaj rezystancję cieplną całej grupy przelotek, padów, płaszczyzn, układu warstw i chłodzenia; nie da się jej wyznaczyć wyłącznie z geometrii otworu.

Zalecany przebieg pracy

  1. 1Wybierz rodzaj przelotki, a następnie odczytaj końcową długość drogi prądu, średnicę otworu i grubość miedzi na ściankach z dokumentacji układu warstw i zasad DFM producenta.
  2. 2Podaj drogi, które rzeczywiście dzielą prąd, temperaturę otoczenia, docelowy maksymalny wzrost temperatury i dopuszczalną temperaturę maksymalną. Narzędzie wyznacza dopuszczalny prąd ciągły.
  3. 3Podaj wymiary otworu odciążającego, εr i częstotliwość, aby ocenić pojemność, indukcyjność, rezonans i reaktancję, a następnie potwierdź zachowanie szybkich połączeń analizą lub pomiarem.

Przykład odczytu

Przy długości metalizacji 1 mm, końcowej średnicy otworu 0,30 mm i grubości miedzi na ściankach 25 µm rezystancja w 20°C wynosi około 0,675 mΩ. Przy rezystancji cieplnej grupy 100°C/W i docelowym wzroście temperatury o 10°C narzędzie oblicza prąd dający taki wzrost. Zmień rezystancję cieplną tak, aby odzwierciedlała rzeczywistą ilość miedzi i chłodzenie.

Co obliczenia nie potwierdzają

Model nie wyznacza rezystancji cieplnej z geometrii przelotki i nie zna profilu otworu, wypełnienia miedzią, cykli laminowania ani wyników kuponów niezawodności. Zielony status oznacza tylko zgodność podanych ograniczeń cieplnych; nie potwierdza zgodności z IPC ani możliwości produkcyjnych. Wartości LC są przybliżeniem skupionym: nie modelują dokładnie niewykorzystanych odcinków przelotek, prądu powrotnego, nieokrągłych otworów odciążających, nieciągłości, strat dielektrycznych ani parametrów S. Takie przypadki wymagają solvera elektromagnetycznego 3D lub pomiaru.

Częste pytania

Co sprawdzić przy mikroprzelotce piętrowej?

Piętrowanie zachowuje zwartą oś połączenia, ale często wymaga kontrolowanego wypełnienia i metalizacji zamykającej. Sprawdź zasady HDI, cykle laminowania, wymagania niezawodnościowe i konkretne możliwości producenta.

Czy mogę użyć ogólnej wartości rezystancji cieplnej?

Tylko do bardzo wczesnego porównania wariantów. Rezystancja cieplna silnie zależy od płaszczyzn miedzi, gęstości przelotek, grubości i materiałów PCB, przepływu powietrza oraz pobliskich źródeł ciepła. Przy podejmowaniu decyzji o prądzie użyj wartości z symulacji, pomiaru albo od producenta.

Czy wyświetlany prąd maksymalny jest specyfikacją produkcji?

Nie. To punkt, w którym model osiąga zadany wzrost temperatury przy podanej rezystancji cieplnej bez przekroczenia dopuszczalnej temperatury maksymalnej. Wynik jest wskazówką do projektu pracy ciągłej; limit produkcyjny nadal wymaga sprawdzenia zasad producenta oraz, w krytycznych zastosowaniach, walidacji cieplnej i niezawodnościowej.

Czy obliczona impedancja wystarczy na szybkie połączenie?

Nie. Wynik pokazuje trend z uproszczonej geometrii koncentrycznej. Rzeczywiste szybkie przejście obejmuje pady, otwory odciążające, niewykorzystane odcinki przelotek, prąd powrotny i sprzężenia. Sprawdź je za pomocą parametrów S, symulacji 3D lub kuponu pomiarowego.

Materiały źródłowe

  • IPC-2152: wytyczne dotyczące obciążalności prądowej przewodników PCB i wzrostu temperatury; uzupełnij je oceną rzeczywistych warunków cieplnych.
  • IPC-2221: ogólne wymagania projektowe dla płytek drukowanych, w tym zasady dotyczące wiercenia, padów i pierścieni miedzi wokół otworów.
  • IPC-6012 i IPC-6013: wymagania dotyczące właściwości i kwalifikacji płytek sztywnych oraz sztywno-giętkich, uzupełnione możliwościami producenta.
  • Proponowany układ warstw, wytyczne DFM i zasady HDI wybranego producenta mają pierwszeństwo przed regułą ogólną.
  • Noty techniczne Analog Devices i Texas Instruments o pasożytniczych parametrach przelotek oraz nieciągłościach wysokoczęstotliwościowych; uzupełnij je ekstrakcją elektromagnetyczną rzeczywistego układu warstw.

Oryginalny materiał edukacyjny, sprawdzony pod kątem poprawności technicznej 14 września 2026. Przed uruchomieniem lub produkcją zweryfikuj karty katalogowe, obowiązujące normy i projekt.