1 oz debljina bakra | Debljina PCB ploče: Konačni vodič za težinu bakra na PCB pločama

Uvod

Pa, da li ste se ikada pitali zašto debljinu bakra na ploči na PCB-u zapravo ima značaja? Ili možda razmišljate hoćete li koristiti 1 oz ili 2 oz bakra za svoju ploču? Vjerujte mi, niste sami. Debljina bakra je jedna od onih osnovnih — ali pomalo zbunjujućih — pojedinosti u projektovanju PCB-a.

Izbor između 1 oz i 2 oz bakra nije samo pitanje koliko struje vaša ploča može podnijeti. To zapravo utiče i na mnoge druge stvari — kao što su očuvanje integriteta signala, otpornost ploče, cijena, pa čak i koliko dugo će trajati.

U ovom vodiču razlažemo sve što trebate znati o debljini bakra na ploči. Objasnit ćemo šta zapravo znači 'oz debljine bakra', zašto se 1 oz bakra obično smatra standardom, te kada ima smisla preći na debljinu bakra od 2 oz — ili čak koristiti ploče s debelim bakrom. Prikazat ćemo primjere iz stvarnog života, podijeliti neke unutarnje savjete proizvođača i dodati korisne tabele kako bismo sve učinili jasnijim. Bez obzira da li samo pravite prototip ili izrađujete nešto što mora podnijeti veliku snagu, pokrit ćemo sve što Vam je potrebno.

Razumijevanje debljine bakra na PCB-i i težine bakra

Dakle, kada govorimo o debljini bakra u bakarnoj debljini, u osnovi govorimo o tome koliko bakra je nanijeto na ploču kako bi se napravile sve te male staze i kontakti. U industriji štampanih ploča, obično ne kažemo samo 'milimetri'. Umjesto toga, koristimo ovu staromodnu jedinicu: unce po četvornom stopalu, ili kraće 'oz'. Zvuči čudno, ali doslovnno potiče od težine bakra raspoređenog preko određene površine.

Šta je "1 oz debljina bakra"?

• debljina bakra od 1 oz je pogodna za većinu signalnih trasa i umjerenu distribuciju struje. Zamislite list bakra koji tačno teži jednu uncu i veličine je jedan stopalj sa jedan stopalj. To je debljina bakra od 1 oz.
• Kada biste izmjerili debljinu tog lista, bila bi otprilike 35 mikrona (ili 35 mikrona). To je standardna, najčešća debljina za vjerojatno 90% svih ploča u upotrebi. Savršena je za većinu uobičajenih signala i za umjerenu količinu snage.

Zašto koristiti unce umjesto jednostavne debljine?

• Iskreno, to je pomalo navika industrije koja se zadržala još iz starih dana. Tada je bilo lakše kupovati i mjeriti bakar po težini.
• Zanimljivo je što su sada svi alati ljudi prilagođeni tome. Svi kalkulatori koji vam govore koliko širok treba biti trag za određenu količinu struje koriste 'oz.' Tako da u stvari olakšava posao danas.
• Ali kao dizajner, morate imati obje vrijednosti na umu — težinu bakra i stvarnu debljinu u mm — kako bi vaši dizajni i simulacije bili precizni.

Debljina bakra u projektovanju PCB-a: Osnove

Zašto je debljina bakra od presudne važnosti

Dakle, debljina bakra u osnovi postavlja pravila za to šta vaša ploča može, a šta ne može da uradi. Zamislite to ovako:

• Nosivost struje: Deblji bakar je poput šireg autoputa za električnu struju. Može prenijeti mnogo veću količinu struje prije nego što počne pregrijavati.
• Širina bakarnog traga: Ako želite da trag prenese određenu količinu struje, korištenje debljeg bakra znači da možete napraviti trag užim, čime štedite prostor na ploči.
• Termalno upravljanje: Bakar je odličan u odvođenju toplote. Više bakra djeluje kao veći hladnjak, čime se sprječava pregrijavanje vaših osjetljivih komponenti.
• Mehanička čvrstoća: Deblji bakar čini pločice i rupe jačima, što znači da je manje vjerojatno da će se ploča oštetiti tijekom montaže kada se komponente nameću i leme.
• Pouzdanost pod opterećenjem: Kada dođe do ekstremnih uslova — poput prenaponskih udara ili konstantnog zagrijavanja i hlađenja ploče — deblji bakar je otporniji. Manje je vjerojatno da će puknuti, oljuštiti se ili izgorjeti.

Standardne debljine bakra u industriji PCB ploča

Standardne težine bakra korištene u industriji PCB ploča obično su 0,5 oz, 1 oz, 2 oz, 3 oz i 4 oz bakra po sq. ft, pri čemu je 1 oz bakra standard za većinu PCB ploča.

Tabela tipičnih debljina bakra:

Tabela debljine bakra: Poređenje 1 oz i 2 oz bakarnih PCB-ova

Jedno od najčešćih pitanja je razlika između 1 oz i 2 oz bakra u dizajnu PCB-a . Evo pregledne komparacije:

1 oz naspram 2 oz: Šta treba da odaberete?

• 1 oz bakar : To je vaš prvi izbor za svakodnevne stvari — kao što su većina digitalnih kola, usmjeravanje signala i ploče sa niskom potrošnjom. To ’je standard iz dobrog razloga.
• 2 oz bakar : Koristi se kada stvari postanu ozbiljne — mi ’pričamo o visokoj snazi, jakim strujama ili pločama koje se pregrijavaju i zahtijevaju bolje rasipanje toplote.
• Kada ti ’re u poređenju između 1 oz i 2 oz bakra , ne ’samo razmislite o struji. Zadajte si pitanje: Koliko imam prostora? Koji ’je moj budžet? I koliko male moraju biti moje staze? Jer deblji bakar može uštedjeti prostor, ali može koštati više i ograničiti fine detalje.

Težina bakra: 1 oz naspram 2 oz PCB ploča

Utjecaj težine bakra na dizajn PCB ploče

• debljina bakra od 1 oz je univerzalno rješenje. Savršeno je za većinu digitalnih ploča, poput Arduino ili Raspberry Pi, i najbolji izbor je kada fleksibilni PCB kada pokušavate smjestiti puno komponenti u mali prostor.
• debljina bakra od 2 oz je vaš stručnjak za napajanje. Željet ćete ovo za zahtjevne poslove —stvari poput kolima napajanja , sistemi upravljanja baterijama ili kola za upravljanje motorima.
• The Bakarni štampani kola obično , dok je 1 oz standardna debljina, većina proizvođača omogućava jednostavnu nadogradnju na 2 oz ili čak 3 oz bakra za teške bakarne štampane ploče.

Razlika u debljini bakra u praksi

• Evo najveće prednosti: udvostručenje debljine bakra sa 1 oz na 2 oz debljine bakra znači da možete prepoloviti širinu trake, a da ona i dalje prenosi istu količinu struje. To je ogromna ušteda prostora za puteve napajanja!
• Ali postoji zamka... kako debljina bakra raste . Kada je koristite, proizvođačeva minimalna veličina karakteristika pravila za širinu traga i razmak postaju veća. Dakle, uštedite prostor po širini, ali možda izgubite mogućnost izrade vrlo finih, visokodetajlnih elemenata.

Odabir odgovarajuće debljine bakra u dizajnu PCB-a -2

Savjeti za odabir odgovarajuće težine bakra (nastavak)

Analizirajte raspodjelu ukupne struje:

Koristite online kalkulator širine traga kako biste vidjeli koliko struje će svaki trag prenositi. Morate prilagoditi svoju Debljinu bakra na ploči na najveću struju, inače vaši trakovi mogu pregrijati ili uzrokovati pad napona.

Procijenite širinu traga i površinu ploče:

Ako smještate puno komponenti na malom prostoru, prelazak sa 1 oz bakar da 2 oz bakar je klasičan potez. Omogućava vam korištenje tanjih tragova za vaše visokonaponske linije, oslobađajući dragocjenu površinu za sve ostalo.

Uzmite u obzir debljinu ploče i slojevitost:

• • Zapamtite, deblji bakarni sloj dodaje ukupnoj debljini vaše ploče . Na kompleksnim višeslojnim pločama, uobičajeno je kombinovati različite debljine. Možda ćete koristiti različite oz debljine bakra na vanjskim slojevima za osjetljive, visokofrekventne signale, a zatim koristiti debeli bakar debljine 2 oz na unutrašnjem sloju isključivo kao namjensku napajnu ravninu.

Procijenite potrebe za termalnim upravljanjem:

Bakar je vaš ugrađeni hladnjak. Ako izrađujete nešto poput niza svijetlih LED dioda ili visokofrekventnih kola , koristeći ploče s bakrom debljine 2 oz mogu udvostručiti sposobnost hlađenja i spriječiti pregrijavanje komponenti.

Razumijevanje implikacija montaže i troškova:

• • Evo ključnog trenutka: deblji bakar košta više. Koristi više sirovina i teži je za precizno trajtovanje u fabrici. Stoga se zapitajte: da li mi treba debeli bakar svuda, ili samo na nekoliko ključnih mjesta? Korištenje 1 oz kao standardne težine bakra je znatno jeftinije i lakše za proizvodnju.

Pogledajte IPC standarde:

Kada niste sigurni, provjerite IPC-2221 standard . To je priručnik industrije koji vam tačno govori koliko širok treba da bude trag za datu struju i težinu bakra, tako da znate da je vaš dizajn siguran i pouzdan.

Savjeti za dizajn PCB-a u vezi navođenja i korištenja debljine bakra

Preporučene prakse za debljinu bakra u izradi PCB rasporeda

• Navedite gotovu debljinu bakra: Ovo je vrlo važno. Kada kažete "2 oz bakra", uvijek pojasnite da li mislite na početnu debljinu folije ili konačnu težinu bakra nakon svih procesa prevlačenja. One su različite, i morate se uvjeriti da ste na istoj strani.
• Bakarna ploča za masu/napon: Nemojte ostavljati velike prazne prostore na ploči. Poplavite te površine bakrom spojenim na masu. Ovo vam omogućava izuzetno stabilnu uzemljensku vezu i djeluje poput ugrađenog hladnjaka.
• Koristite paralelne trase: Ako imate stazu sa vrlo visokom strujom, umjesto jedne ogromne, izuzetno široke trase, pokušajte je podijeliti na nekoliko manjih, paralelnih trasa. To je pouzdanije i bolje raspodjeljuje toplotu.
• Implementirajte termalne vije: Imate li vruću komponentu? Postavite niz malih vija (zovemo ih termalni viji) upravo ispod njene termalne ploče. Ovo zapravo kreira autoput za odvođenje toplote prema unutrašnjim slojevima ili dnu ploče.
• Obloga ruba i odskriven bakar: Za zahtjevne visokofrekventne ploče, možete dodati bakarnu oblogu na rub ploče ili ostaviti bakar odskriven na određenim mjestima. Ovo može pomoći u zaštiti od elektromagnetskog smetnja (EMI).
• Debljina bakra je obično: Evo zlatnog pravila: držite se standarda debljina bakra od 1 oz osim ako nemate stvarno dobar razlog —kao npr. velika količina toplote ili masivna struja —da idete na deblje. Jeftinije je, lakše za proizvodnju i funkcioniše za 90% svih dizajna .

Proizvodnja PCB-a: Folija od bakra, galvanska obrada i standardi

Kako se postiže debljina bakarne folije

Prvo, počinju sa tankim listovima Bakarne folije i laminiraju ih na ploču bez trasa. To vam daje osnovni sloj —početnu težinu, npr. 1 unca

Zatim, koriste ovo Bakarna prevlaka proces nanosenja bakra na određena mjesta, posebno unutar rupa (to su vijai). Ovo znatno ojačava spojeve kroz ploču i može povećati ukupnu debljinu u određenim područjima.

Standardna debljina bakra za većinu PCB ploča je 1 unca bakra svuda. Ali ako navedete 2 oz bakar , oni će dodatno nanijeti bakar kako bi postigli tu željenu debljinu. Tokom cijelog procesa, stalno provjeravaju debljinu kako bi bili sigurni da je u skladu sa specifikacijama.

Posljedice za montažu PCB ploče

Deblji bakar je zahtjevan za lemljenje! Zbog toga što upija toplotu, montažer može morati koristiti jače kemikalije i povećati temperaturu lemljenja kako bi postigao kvalitetan spoj.

Evo zamke: ta dodatna toplota može biti rizična. Moguće je da oštetite tanje, osjetljivije trake na drugim dijelovima ploče.

Tako da je moj prvi savjet? Ako vaša ploča kombinuje različite debljine bakra, morate unaprijed obavijestiti svoju sastavljanje PCB-a kuću za montažu. Upozorite ih kako bi mogli prilagoditi svoj proces i slučajno ne oštete vaš dizajn.

Najčešća pitanja (FAQ) o debljini bakra u projektovanju PCB-a

P: Koje su glavne prednosti 1 oz bakra u odnosu na 2 oz bakra u projektovanju PCB-a?

O: Zamislite 1 oz kao svakodnevni standard — - Da, jeste. ’jeftiniji je, odlično funkcioniše za većinu digitalnih stvari i omogućava vam da pravite vrlo fine trase. Odabrali biste ’kada trebate prenijeti više snage, bolje upravljati toplotom ili jednostavno želite da ploča bude izdržljivija, npr. oko priključaka za napajanje. 2 oz bakar kada trebate prenijeti više snage, bolje upravljati toplotom ili jednostavno želite da ploča bude izdržljivija, npr. oko priključaka za napajanje.

P: Kako znam da li mi treba deblji bakar?

O: Ako izračunate putem kalkulatora širine trase i vidite da će vaše trase od 1 oz prekomjerno zagrijavati ili imati previše pada napona, vrijeme je da razmislite o 2 oz. Također, ako se ploča zagrijava tokom rada ’povjerujte instinktu (i matematici) i idite na deblji bakar. — povjerujte instinktu (i matematici) i idite na deblji bakar.

P: Koja je standardna debljina bakra za vanjske slojeve PCB-a?

O: Većina ploča koristi 1 uncu, ali ako ’pravite nešto što zahtijeva puno energije, 2 unce je također vrlo uobičajeno za vanjske slojeve. Za zaista zahtjevne primjene, neki dizajni idu čak i na deblje slojeve.

P: Mogu li miješati debljine bakra u višeslojnim pločama?

O: Naravno! To je zapravo prilično uobičajeno kod višeslojnih ploča. Možete imati tanak bakar za osjetljive signale na jednom sloju, a deblji bakar za snabdjevanje strujom na drugom.

P: Kako debljina bakra utječe na dizajn fleksibilnih PCB-a i fleksibilnih kola?

O: Za fleksibilne PCB-ove, tanji bakar je bolji — obično koristimo 0,5 unci ili 1 uncu bakra. Deblji bakar se ne savija dobro i može puknuti, pa ga izbjegavamo u većini fleksibilnih primjena.

P: Što ako imam višak bakra na svom PCB-u?

O: Da, zapravo. Ako napravite velike čvrste popune bez plana, to može uzrokovati izobličenje ploče tijekom montaže ili neravnomjerno zagrijavanje. Uvijek pokušajte uravnotežiti bakar preko slojeva i koristite termalna olakšanja pri spajanju s padovima.

Zaključak: Važnost odabira odgovarajuće težine bakra

Dakle, na kraju dana, odabir odgovarajuće debljine bakra u dizajnu PCB-a je sve stvar ravnoteže.

Držanje se standardne 1 oz bakar je čvrst, uštedljiv izbor za vjerojatno 90% projekata. Ali kada imate posla sa značajnom snagom ili kada stvari počinju pregrijavati, tada prelazite na debljina bakra od 2 oz ili čak teži bakar. Nije riječ samo o tome da nešto funkcioniše —već da bude sigurno, pouzdano i izrađeno za dugotrajnost.

Bakarni pločici su temelj svega što gradimo elektronski. Važno je razumjeti kako težina bakra , slojevi ploče i vaše stvarne potrebe sve skupa čine razliku između „funkcioniše“ i „apsolutno odlično funkcioniše“.

Pa, bez obzira da li samo pokušavate da odlučite između 1 unca naspram 2 unce bakra , ili unce naspram 2 unce bakra ploče , samo zapamtite: neka standardna pravila i malo matematike budu vaš vodič, i zaista ne možete pogriješiti.