PCB 載流能力評估工具

PCB 走線寬度計算器

利用 IPC-2221 風格的經驗模型,計算 PCB 走線的最小寬度、添加工程裕度,或檢查現有走線的電流容量。此工具亦可估算電阻、壓降、功率損耗、電流密度及導體溫度。.

外部層與內部層 mm、mil、°C 及 °F 寬度尺寸設定與走線檢查
銅之路 熱感應螢幕
寬度 W 路線長度 L 當前 I 熱流
型號 IPC-2221 款式
預設圖層 外部
推薦 W 8.99 毫米

互動式銅材尺寸選定

設定新走線的尺寸或檢查現有走線

輸入完成的銅件幾何形狀及允許的溫升值。結果將立即更新,但僅為初步篩選估算,並非生產階段的熱學保證。.

計算模式
幾何單元
溫度單位

設計輸入

電氣及銅材參數

A
微米
°C
mm
°C
%

主動追蹤模型

外部銅線路

k = 0.048
W
T
最低工資
7.194 毫米
精選 W
8.993 毫米
銅 T
35.0 微米
長度 L
150.0 毫米
IPC-2221 風格的篩選方程式 I = k × ΔT0.44 × A0.725

A 為銅線的截面積(單位:平方密爾)。建議寬度是在計算出最小面積後,再套用使用者選定的設計餘裕所得出的數值。.

輸入值在計算機的篩選範圍內
建議工程寬度 8.99 毫米 354.05 密爾 · 0.3541 英吋
設計畫面 已套用 25% 寬度邊距

請將建議的寬度作為佈局起點,然後驗證生產層疊結構與熱環境。.

最小寬度 7.194 毫米
預估容量 11.76 A
產能利用率 85.0%
蹤跡電阻 8.700 mΩ
電壓降 87.00 mV
功率損耗 870.03 毫瓦
電流密度 31.77 A/mm²
導體溫度 35.0 °C

計算依據

PCB 走線寬度估算的計算方式

此計算機採用廣為人知的 IPC-2221 經驗電流-容量關係式,用於快速進行走線尺寸計算。接著,它根據成品銅的橫截面積及經溫度校正後的銅電阻率,推算出電氣損耗。.

01

所需銅面積

A = [I ÷ (k × ΔT0.44)]1/0.725

外部走線的係數為 0.048,內部走線的係數為 0.024。面積以平方密爾為單位計算。.

02

最小與建議寬度

Wmin = A ÷ T · Wrec = Wmin(1 + 裕度)

覆銅層的厚度會將所需面積轉換為寬度。設計餘量是明確且可調整的,而非隱藏的。.

03

電阻與直流損耗

R = ρ(T) × L ÷ (W × T)

電阻值會調整為環境溫度加上所選的溫升值,然後用來估算壓降和 I²R 損耗。.

04

現有追蹤檢查

I容量 = k × ΔT0.44 × (W × T)0.725

「檢查現有軌跡」功能會逆向處理工作流程,並將施加的電流與所輸入成品寬度的經驗容量進行比較。.

工程解讀:

IPC-2221 是一種傳統的經驗性篩選方法。IPC-2152 風格的相關性、銅層、鄰近導體、外殼氣流、基板結構、阻焊層以及電路板層級的熱擴散等因素,都可能導致溫度產生差異。請將此結果作為佈局與製造討論的起點,而非用來認證已發布的設計。.

輸入品質

使用「成品銅」數值及逼真的熱邊界

該模型雖然簡單,但結果在很大程度上取決於電流、銅箔厚度、層位以及溫升是否能準確反映實際的 PCB 結構。.

連續電流

請輸入持續路徑電流,而非僅輸入典型工作值。對於脈衝負載,需分別評估瞬態特性與占空比。.

成品銅板厚度

請採用製成後的導體厚度。名義銅重雖是方便的預設值,但電鍍外層的銅厚可能有所不同。.

允許的溫度上升值

此為允許的環境溫度上升值,而非元件或層壓板的最高額定值。較低的上升目標會產生較寬的走線。.

已完成路線長度

長度不會改變 IPC-2221 的寬度結果,但會直接影響電阻、壓降及功率損耗。.

工程邊界

計算器包含哪些內容,以及哪些內容仍需驗證

估價單所包含的項目

  • IPC-2221 規格的外部與內部係數
  • 成品銅板厚度與明確的寬度公差
  • 公制與英制幾何單位換算
  • 攝氏度與華氏度的溫度換算
  • 電阻、壓降、功率損耗與電流密度

在計算機之外進行驗證

  • IPC-2152 相關性與量產熱測試
  • 銅箔填充、平行走線、收窄段、過孔及焊盤
  • 氣流、機箱溫度及附近熱源
  • 平面耦合、基板厚度與銅分布
  • 製造公差、電鍍、蝕刻輪廓及阻焊層

從計算機到證據的披露

請將此估算值用於堆疊審查、電流路徑檢查及系統層級熱分析驗證。.

銅參考資料

名義銅重量與厚度換算

這些常見的名義轉換對於初步輸入相當有用。請與 PCB 製造商確認最終的銅箔厚度,尤其是鍍銅外層。.

銅的重量 名義厚度 厚度(以密爾為單位) 典型規劃用途
0.5 盎司/平方英尺 17.5 微米 0.69 密爾 精密佈線與低電流層
1 盎司/平方英尺 35 微米 1.38 密耳 通用型 PCB 銅箔
2 盎司/平方英尺 70 微米 2.76 百萬 大電流配電
3 盎司/平方英尺 105 微米 4.13 密爾 高銅含量工業級電源路徑
4 盎司/平方英尺 140 微米 5.51 密爾 專為高電流設計的結構

PCB 走線寬度 常見問題

開放高電流路線前的實務考量

請使用計算機進行初步尺寸估算,然後驗證完整的電流路徑及生產層疊結構。.

以下解答說明了銅層厚度、內層與外層的區別、溫升、裕量,以及 IPC-2221 標準估算方法的限制。.

探討 PCB 的電源路徑
這個 PCB 走線寬度計算器採用的是什麼公式?

該方法採用 IPC-2221 標準中關於電流、允許溫升、銅截面積及層位之間的經驗關係。將計算出的面積除以成品銅層厚度,即可得出走線寬度。.

為什麼內層的走線會寬得多?

傳統方程式針對內部導體採用較低的係數,以反映其散熱效能較差。實際的多層板行為還取決於鄰近層、介電層厚度、銅箔分布以及電路板結構。.

我應該使用「最小寬度」還是「建議寬度」?

最小寬度是直接的經驗結果。建議寬度則包含您所選定的工程安全係數,若佈線空間允許,這通常是較佳的起點。.

走線長度會影響所需的寬度嗎?

走線長度不會納入 IPC-2221 的寬度計算公式中。然而,走線長度確實會增加電阻、壓降及功率損耗,因此即使電流承載能力看似足夠,仍可能需要採用更寬的走線。.

我能否將電流分流至兩條並聯的走線或銅層上?

並行路徑可以共享電流,但由於幾何結構、過孔電阻、元件佈局以及熱耦合等因素,分流比例可能不均等。應對完整的電流路徑進行建模與驗證,而非自動將寬度除以路徑數量。.

這款計算機能否取代 IPC-2152 分析或熱測試?

不。這僅是一款初步的 IPC-2221 規格篩選工具。最終設計應考量 IPC-2152 規範、製造公差、外殼環境條件、銅箔擴散以及實際測得的熱性能。.