電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法及結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法及結構，包括：根據過孔加工精度和過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定過孔尺寸；根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定過孔數量；根據功率印制電路板的載流的方向確定過孔布局；選取與功率印制電路板的載流的方向作為敷銅方向；根據過孔尺寸、過孔數量和過孔布局生成所述過孔，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅。本發明能夠減少過孔局部發熱，散熱不均的情況，實現功率走線印制板化電源控制器的散熱均勻和月球探測器電源控制器的模塊化、輕量化和小型化。
【專利說明】電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法及結構
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及衛星電源模塊化設計領域，特別涉及一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法及結構。
[0003]
【背景技術】
[0004]提高電源控制器的功率密度是現今衛星電源發展的趨勢，電源控制器模塊化設計正是提高功率密度的一個有效突破口。由于模塊化設計的電源控制器結構剛度高，重量較輕，維修方便。并且具有良好的可擴展性，為產品系列化的發展提供了有力保證。模塊化的產品能使用在多個型號上，成熟的技術不需要重新研發和驗證，大大減小了航天產業的成本，在通用化和產品化的方向邁出了一大步。隨著航天市場對衛星電源輕量化、小型化、模塊化日益增長的強勁需求，功率走線印制板化已經成為模塊化電源控制器的發展趨勢。
[0005]功率走線印制板化是將傳統導線連接設計成通過多層印制板敷銅以實現電氣連接的一種方法。該方法既解決了傳統導線功率過大，線路無法很好散熱的問題，又解決了模塊厚度、重量過大的問題。同時也帶來了同一電氣網絡不同印制板層連接的問題。同一電氣網絡不同印制電路板層一般以過孔實現電氣連接。而不合理過孔布局會造成部分過孔載流過大，超出裕度、部分過孔無載流而造成印制板發熱量大，散熱不均。過孔選擇和布局直接影響著印制板散熱好壞。因此，過孔設計尤為重要，良好的過孔設計技術可有效減少由于過孔所增加給印制板的熱量。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法及結構，能夠減少過孔局部發熱，散熱不均的情況。
[0008]為解決上述問題，本發明提供一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法，對每一功層率印制電路板，該方法包括:
確定功率印制電路板的功率走線載流量，根據功率印制電路板的功率走線載流量確定該層的功率印制電路板的過孔載流量；
根據過孔加工精度、過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定該層功率印制電路板的過孔尺寸，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則；
根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定該層功率印制電路板的過孔數量；
根據功率印制電路板的載流的方向確定該層功率印制電路板上的過孔布局，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；
選取與功率印制電路板的載流的方向作為敷銅方向；
根據所述過孔尺寸、過孔數量和過孔布局在功率印制電路板上生成所述過孔，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅。
[0009]
根據本發明的另一面，提供一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔結構，功率印制電路板上設置有過孔，其中，
功率印制電路板的過孔尺寸根據過孔加工精度、過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及該層功率印制電路板的過孔載流量來確定，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則，功率印制電路板的過孔載流量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量來確定；
功率印制電路板的過孔數量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸來確定；
功率印制電路板的過孔布局根據功率印制電路板的載流的方向來確定，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；
功率印制電路板上的所有過孔的敷銅方向為該層功率印制電路板的載流的方向。
[0010]與現有技術相比，本發明通過確定功率印制電路板的功率走線載流量，根據功率印制電路板的功率走線載流量確定該層的功率印制電路板的過孔載流量；根據過孔加工精度和過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定該層功率印制電路板的過孔尺寸，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則；根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定該層功率印制電路板的過孔數量；根據功率印制電路板的載流的方向確定該層功率印制電路板上的過孔布局，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；選取與功率印制電路板的載流的方向作為敷銅方向；根據所述過孔尺寸、過孔數量和過孔布局在功率印制電路板上生成所述過孔，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅。本發明能夠解決同一電氣網絡不同板層間進行電氣連接時，因過孔選擇和布局未進行合理設計所引起局部過孔過熱、散熱不均的問題，不但保證印制板的機械強度，而且有益于印制電路板布線，減少過孔局部發熱，散熱不均的情況，實現功率走線印制板化電源控制器的散熱均勻和月球探測器電源控制器的模塊化、輕量化和小型化。
[0011]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一實施例的電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法的流程圖；
圖2是本發明一實施例的電源控制器用多層功率印制電路板的過孔結構示意圖。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0015]實施例一
如圖1所示，本發明提供一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法，對每層功率印制電路板，該方法包括:
步驟31，確定功率印制電路板的功率走線載流量，根據功率印制電路板的功率走線載流量確定該層的功率印制電路板的過孔載流量；
步驟32，根據過孔加工精度和過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定該層功率印制電路板的過孔尺寸，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則；
步驟33，根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定該層功率印制電路板的過孔數量；具體的，過孔選取原則需要考慮的主要因素有過孔載流量、過孔加工精度、過孔對印制板機械強度的影響以及過孔于印制板通用焊盤尺寸。過孔載流量和印制電路板功率走線直接相關，功率走線載流量決定了過孔載流量和過孔個數。但考慮過孔加工精度，過孔尺寸選擇偏大有益于加工，過孔尺寸選擇偏小有益于印制板的機械強度，而印制電路板的器件焊盤尺寸與過孔相近有益于印制電路板電氣布線規則設置。綜合上述過孔選取原則可確定印制板功率走線的過孔尺寸和數量。
[0016]步驟34，根據功率印制電路板的載流的方向確定該層功率印制電路板上的過孔布局，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；具體的，過孔布局以流過過孔均勻載流為原則，以避免過孔扎堆在一起而造成過孔載流不均，該原則由敷銅方向所決定。
[0017]步驟35，如圖2所示，選取與功率印制電路板的載流的方向2作為敷銅方向；
步驟36，如圖2所示，根據所述過孔尺寸、過孔數量和過孔布局在功率印制電路板上生成所述過孔1，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅3，以實現功率走線的電氣連接。具體的，功率走線印制板化過孔設計后，合理的過孔1選取原則和過孔布局可減少過孔局部發熱，散熱不均的情況。過孔局部發熱是由于過孔分布不均，布置有誤所導致過孔載流量不同所致，本實施例能夠合理選取過孔尺寸、過孔數據和過孔布局，從而有效減少由過孔發熱所造成的印制電路板過熱、散熱問題。
[0018]本實施例能夠解決同一電氣網絡不同板層間進行電氣連接時，因過孔選擇和布局未進行合理設計所引起局部過孔過熱、散熱不均的問題，不但保證印制板的機械強度，而且有益于印制電路板布線，減少過孔局部發熱，散熱不均的情況，實現功率走線印制板化電源控制器的散熱均勻和月球探測器電源控制器的模塊化、輕量化和小型化。
[0019]
實施例二
如圖2所示，本發明還提供另一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔結構，功率印制電路板上設置有過孔1，其中， 功率印制電路板的過孔尺寸根據過孔加工精度和過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及該層功率印制電路板的過孔載流量來確定該層功率印制電路板來確定，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則，功率印制電路板的過孔載流量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量來確定；
功率印制電路板的過孔數量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸來確定；
功率印制電路板的過孔布局根據功率印制電路板的載流的方向2來確定，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向2垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；
功率印制電路板上的所有過孔的敷銅3方向為該層功率印制電路板的載流的方向。
[0020]綜上所述，本發明通過確定功率印制電路板的功率走線載流量，根據功率印制電路板的功率走線載流量確定該層的功率印制電路板的過孔載流量；根據過孔加工精度和過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定該層功率印制電路板的過孔尺寸，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則；根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定該層功率印制電路板的過孔數量；根據功率印制電路板的載流的方向確定該層功率印制電路板上的過孔布局，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔；選取與功率印制電路板的載流的方向作為敷銅方向；根據所述過孔尺寸、過孔數量和過孔布局在功率印制電路板上生成所述過孔，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅，能夠解決同一電氣網絡不同板層間進行電氣連接時，因過孔選擇和布局未進行合理設計所引起局部過孔過熱、散熱不均的問題，不但保證印制板的機械強度，而且有益于印制電路板布線，減少過孔局部發熱，散熱不均的情況，實現功率走線印制板化電源控制器的散熱均勻和月球探測器電源控制器的模塊化、輕量化和小型化。
[0021]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統而言，由于與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
[0022]專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的范圍。
[0023]顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔設置方法，其特征在于，對每一功層率印制電路板，該方法包括: 確定功率印制電路板的功率走線載流量，根據功率印制電路板的功率走線載流量確定該層的功率印制電路板的過孔載流量； 根據過孔加工精度、過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及功率印制電路板的過孔載流量確定該層功率印制電路板的過孔尺寸，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則； 根據功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸確定該層功率印制電路板的過孔數量； 根據功率印制電路板的載流的方向確定該層功率印制電路板上的過孔布局，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔； 選取與功率印制電路板的載流的方向作為敷銅方向； 根據所述過孔尺寸、過孔數量和過孔布局在功率印制電路板上生成所述過孔，根據所述敷銅方向對功率印制電路板上的所有過孔進行敷銅。
2.一種電源控制器用多層功率印制電路板的過孔結構，其特征在于，功率印制電路板上設置有過孔，其中， 功率印制電路板的過孔尺寸根據過孔加工精度、過孔對印制板機械強度的影響、焊盤尺寸以及該層功率印制電路板的過孔載流量來確定，其中，所述過孔尺寸遵循與焊盤尺寸相近原則，功率印制電路板的過孔載流量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量來確定; 功率印制電路板的過孔數量根據該層功率印制電路板的功率走線載流量和所述過孔尺寸來確定； 功率印制電路板的過孔布局根據功率印制電路板的載流的方向來確定，其中，過孔的排列方向與所述載流的方向垂直，功率印制電路板的載流與該層功率印制電路板的過孔為最大接觸面積，且功率印制電路板的載流均勻流過該層功率印制電路板的過孔； 功率印制電路板上的所有過孔的敷銅方向為該層功率印制電路板的載流的方向。
【文檔編號】H05K3/42GK104427788SQ201310407771
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】侯建文, 戴永亮, 張婷婷, 史源, 劉勇, 金波 申請人:上海空間電源研究所