tloušťka mědi 1 oz | Tloušťka desky plošných spojů: Kompletní průvodce váhami mědi na deskách plošných spojů

Úvod

Takže, už jste se někdy zamysleli nad tím, proč tloušťce mědi na desce plošných spojů ve skutečnosti záleží? Nebo možná váháte mezi použitím 1 oz nebo 2 oz mědi pro svou desku? Věřte mi, nejste sami. Tloušťka mědi je jedním z těch základních, ale poněkud matoucích detailů při návrhu desek plošných spojů.

Volba mezi 1 oz a 2 oz mědí není jen otázkou toho, kolik výkonu vaše deska unese. Ve skutečnosti ovlivňuje spoustu dalších věcí – například jak zajistit integritu signálu, jak odolná je vaše deska, kolik stojí a dokonce i to, jak dlouho vydrží.

V tomto průvodci vám podrobně vysvětlíme vše, co potřebujete vědět o tloušťce mědi na deskách plošných spojů. Vysvětlíme, co vlastně označení „tloušťka mědi v uncích“ znamená, proč se obvykle používá 1 unce mědi jako standard a kdy dává smysl přejít na tloušťku 2 unce – nebo dokonce na desky s vysokou hmotností mědi. Projdeme konkrétní příklady z praxe, sdílíme některé interní tipy pro výrobu a přidáme užitečné grafy, abychom vše lépe objasnili. Ať už jen prototypujete, nebo vyvíjíte zařízení, které musí zvládnout vysoký výkon, my vám poradíme.

Porozumění tloušťce a hmotnosti mědi na deskách plošných spojů

Když mluvíme o tloušťce mědi v měděné vrstvě, mluvíme v podstatě o tom, kolik mědi je naneseno na desku, aby vytvořilo všechny ty malé spoje a plošky. V průmyslu desek plošných spojů obvykle neříkáme jen „milimetry“. Místo toho používáme staromódní jednotku: unce na čtvereční stopu, zkráceně „oz“. Zní to divně, ale doslova pochází z hmotnosti mědi rozprostřené přes určitou plochu.

Co je „tloušťka 1 oz mědi“?

• tloušťka 1 oz mědi je vhodná pro většinu signálových spojů a střední úroveň dodávání energie. Představte si list mědi, který přesně váží jednu unci a má rozměr jednu stopu krát jednu stopu. To je měděná vrstva 1 oz.
• Kdybyste změřili, jak silný tento list je, bylo by to přibližně 35 mikronů (nebo 35 mikronů). To je standardní, nejčastěji používaná tloušťka u asi 90 % všech desek plošných spojů. Je ideální pro většinu běžných signálů i slušné množství energie.

Proč používat unce místo jednoduché tloušťky?

• Upřímně řečeno, je to trochu zvyk průmyslu, který se udržel od starých časů. Tehdy bylo jednodušší měřit a nakupovat měď podle hmotnosti.
• Skvělé na tom je, že nyní jsou všechny nástroje lidí nastaveny právě na toto. Všechny kalkulačky, které vám říkají, jak široká má být dráha pro určité množství proudu, používají jednotku 'oz'. Takže to dnes ve skutečnosti usnadňuje práci.
• Ale jako designér musíte mít v hlavě obě čísla – hmotnost mědi i skutečnou tloušťku v mm – aby vaše návrhy a simulace byly přesné.

Tloušťka mědi v návrhu desek plošných spojů: Základy

Proč je tloušťka mědi důležitá

Takže tloušťka mědi v podstatě stanovuje pravidla, co vaše deska zvládne a co ne. Představte si to takto:

• Vedení proudu: Hrubší měď je jako širší dálnice pro elektřinu. Dokáže přenést mnohem větší proud, než aby začala přehřívat.
• Šířka měděné dráhy: Pokud potřebujete, aby dráha vedla určité množství proudu, pak použití hrubší mědi znamená, že můžete dráhu udělat užší, čímž ušetříte místo na desce.
• Tepelné řízení: Měď je výborná pro odvádění tepla. Více mědi působí jako větší chladič, který udržuje vaše citlivé součástky v bezpečí před přehřátím.
• Mechanická síla: Silnější měď zpevňuje plošky a otvory, což znamená, že je vaše deska odolnější vůči poškození během montáže, kdy jsou součástky zasouvány a pájeny.
• Spolehlivost za zátěže: Když dojde na extrém – jako jsou napěťové špičky nebo neustálé ohřívání a ochlazování desky – odolnější je silnější měď. Je méně náchylná k praskání, odlupování nebo přepálení.

Běžné tloušťky mědi v průmyslu výroby desek plošných spojů

Běžné hmotnosti mědi používané v průmyslu výroby desek plošných spojů jsou obvykle 0,5 unce, 1 unce, 2 unce, 3 unce a 4 unce mědi na čtvereční stopu, přičemž 1 unce mědi je standardní pro většinu desek plošných spojů.

Tabulka běžných tlouštěk mědi:

Tabulka tloušťky mědi: Porovnání 1 oz a 2 oz měděných desek plošných spojů

Jednou z nejběžnějších otázek je rozdíl mezi 1 oz a 2 oz mědí v návrhu desek plošných spojů . Zde je přehledné srovnání:

1 oz vs 2 oz: Který si vybrat?

• 1 oz mědi : Je vhodný pro každodenní použití — například pro většinu digitálních obvodů, směrování signálů a desky s nízkým výkonem. Je standardem z dobrého důvodu. ’s the standard for a reason.
• 2 unce mědi když se věci zhorší, tak se přihlásí. — my ’mluvíme o vysoké síle, silném proudu nebo deskách, které jsou horké a potřebují lepší rozptyl tepla.
• Když ty ’re srovnávání mezi 1 uncí a 2 uncí mědi don. ’nemysli jen na současnost. Zeptejte se sami sebe: Kolik místa mám? Cože? ’je to můj rozpočet? A jak malé musí být moje stopy? Protože hustší měď může ušetřit prostor, ale může být dražší a omezit drobné detaily.

Hmotnost mědi: 1 oz vs. 2 oz PCB z mědi

Vliv hmotnosti mědi na konstrukci PCB

• 1 oz. tloušťky mědi je váš univerzální řešitel. Je ideální pro většinu digitálních desek, jako je vaše Arduino nebo Raspberry Pi, a je také nejlepší volbou pro pružný plošný spoj nebo když nacpáváte spoustu komponent do malého prostoru.
• 2 oz měděné vrstvy je váš specialista na výkon. Toto budete chtít pro náročné úkoly —věci jako obvody napájecích zdrojů , systémy řízení baterií nebo obvody ovládající motory.
• The Měděné desky plošných spojů obvykle , zatímco 1 oz je výchozí hodnota, většina výrobců usnadňuje přechod na 2 oz nebo dokonce 3 oz mědi pro silnou měď desky PCB.

Rozdíl tloušťky mědi v praxi

• Zde je největší výhoda: zdvojnásobení z 1 unce na 2 unce tloušťka mědi znamená, že můžete snížit šířku spoje na polovinu a stále bude vést stejný proud. To představuje obrovskou úsporu místa u napájecích tras!
• Ale existuje háček... jak se zvyšuje tloušťka mědi . Když ji použijete, výrobce uplatňuje minimální velikost prvku větší pravidla pro šířku a vzdálenost spojů. Ušetříte tedy na šířce, ale můžete ztratit možnost realizovat velmi jemné detaily s vysokou hustotou.

Volba vhodné tloušťky mědi při návrhu desky plošných spojů -2

Tipy pro výběr správné hmotnosti mědi (pokračování)

Analyzujte celkové rozložení proudu:

Použijte online kalkulačku šířky spojů, abyste zjistili, jaký proud bude každým spojem protékat. Musíte přizpůsobit tloušťku měděné vrstvy své desky Tloušťce mědi na desce plošných spojů nejvyššímu proudu, jinak se vaše spoje mohou přehřát nebo dojde k poklesu napětí.

Vyhodnoťte šířku spojů a využití plochy desky:

Pokud několik prvků umisťujete do malého prostoru, přechod z 1 oz mědi po 2 unce mědi je klasickým řešením. Umožňuje použít u výkonových vedení užší spoje a uvolní tak cenné místo pro ostatní prvky.

Zvažte tloušťku desky a vrstvení:

• • Pamatujte, že silnější měděná vrstva přidává k celkové tloušťce vaší tloušťka desky . U složitých vícevrstvých desek je běžné kombinovat různé varianty. Můžete použít různé tloušťky mědi v uncích na vnější vrstvy pro jemné, vysokorychlostní signály a poté použít silnou měď 2 oz na vnitřní vrstvě jako vyhrazenou napájecí rovinu.

Zhodnoťte požadavky na tepelné řízení:

Měď funguje jako integrovaný chladič. Pokud stavíte něco jako jasnou LED matici nebo výkonové obvody , pomocí desky s 2 oz mědí mohou zdvojnásobit vaše chladicí schopnosti a uchránit vaše komponenty před přehřátím.

Pochopení dopadů na montáž a náklady:

• • Tady je ten zásadní bod: silnější měď je dražší. Spotřebuje více surovin a je obtížnější ji přesně leptat ve výrobě. Proto si položte otázku: potřebuji silnou měď všude, nebo jen na několika klíčových místech? Použití 1 uncové standardní tloušťky mědi je mnohem levnější a jednodušší na výrobu.

Konzultujte standardy IPC:

Pokud si nejste jisti, podívejte se do Standardu IPC-2221 . Je to průmyslová příručka, která přesně určuje, jak široká musí být dráha pro daný proud a tloušťku mědi, abyste měli jistotu, že je váš návrh bezpečný a spolehlivý.

Tipy pro návrh DPS pro určení a použití tloušťky mědi

Osvědčené postupy pro tloušťku mědi při tvorbě DPS

• Uveďte finální tloušťku mědi: To je důležité. Když řeknete „2 oz mědi“, vždy upřesněte, zda máte na mysli počáteční tloušťku fólie nebo váhu mědi po nablakování po celém procesu nablakování. Jsou to různé veličiny a je třeba se ujistit, že obě strany rozumí stejně.
• Měděné výplně pro zem a napájení: Nechávejte na desce velké prázdné plochy. Zaplňte tyto oblasti mědí připojenou k zemi. Tím získáte velmi pevné uzemnění a zároveň funkci vestavěného chladiče.
• Použijte paralelní dráhy: Pokud máte cestu s velmi vysokým proudem, místo jedné obrovské, extrémně široké dráhy zkuste rozdělit proud do několika menších, paralelních drah. Je to spolehlivější a lépe se rozvádí teplo.
• Implementujte tepelné vývody: Máte horkou součástku? Umístěte hned pod její tepelnou plošku spoustu malých vývodů (říkáme jim tepelné vývody). Tím v podstatě vytvoříte dálnici pro odvod tepla do vnitřních vrstev nebo na spodní stranu desky.
• Plátování okrajů a expozovaná měď: U složitých vysokofrekvenčních desek můžete přidat měděné povlaky na okraji desky nebo nechat měď odkrytou na určitých místech. To může pomoci odstínit elektromagnetické interference (EMI).
• Tloušťka mědi je obvykle: Zde je zlaté pravidlo: prostě držte se standardu 1 oz. tloušťky mědi pokud nemáte opravdu dobrý důvod —například velké množství tepla nebo obrovský proud —abyste šli na větší tloušťku. Je to levnější, jednodušší na výrobu a vyhovuje pro 90 % všech návrhů .

Výroba desek plošných spojů: Měděná fólie, povlaky a normy

Jak se dosahuje tloušťky měděné fólie

Nejprve začnou s tenkými listy Měděná fólie a poté je laminují na holý desku. To vám dá základní vrstvu —výchozí hmotnost, například 1 uncii.

Poté použijí tento Měďové nátěry proces k navýšení mědi na konkrétních místech, zejména uvnitř otvorů (to jsou přechodové díry). Tím se spojení skrz desku výrazně posílí a celková tloušťka se může zvýšit v určitých oblastech.

Standardní tloušťka mědi u většiny DPS je 1 unce mědi všude. Pokud ale zadáte 2 unce mědi , natlakují ji tak, aby byl dosažen požadovaný cíl. Během celého procesu neustále kontrolují tloušťku, aby bylo zajištěno dodržení specifikace.

Důsledky pro montáž DPS

Silnější měď je při pájení náročná! Protože pohlcuje teplo, montér musí použít silnější chemikálie a zvýšit teplotu pájení, aby dosáhl kvalitního spoje.

Zde je finta: to dodatečné teplo může být riskantní. Může poškodit tenčí a křehčí spoje na jiných částech desky.

Takže můj první tip? Pokud vaše deska kombinuje různé hmotnosti mědi, musíte to předem sdělit své sestavování PCB dodírkárně. Dejte jim vědět, aby mohli upravit svůj proces a náhodou nepoškodili váš návrh.

Často kladené otázky (FAQ) o tloušťce mědi v návrhu desek plošných spojů

Otázka: Jaké jsou hlavní výhody 1 uncové mědi oproti 2 uncové mědi v návrhu DPS?

Odpověď: Představte si 1 unci jako běžnou volbu — - To je ono. ’je levnější, skvěle funguje pro většinu digitálních aplikací a umožňuje vytvářet velmi jemné spoje. Vybrali byste ’2 unce, pokud potřebujete přenášet vyšší výkon, lépe odvádět teplo nebo chcete, aby byla deska odolnější například kolem napájecích konektorů. 2 unce mědi 2 unce, pokud potřebujete přenášet vyšší výkon, lépe odvádět teplo nebo chcete, aby byla deska odolnější například kolem napájecích konektorů.

Otázka: Odkud vím, jestli potřebuji silnější měď?

Odpověď: Pokud provedete výpočet pomocí kalkulačky šířky spoje a zjistíte, že vaše spoje z 1 uncové mědi by se přehřívaly nebo na nich docházelo k příliš velkému úbytku napětí, je čas ’čas zvážit 2 uncovou vrstvu. Také, pokud se vaše deska při provozu hřeje — důvěřujte své intuici (a matematice) a zvolte silnější vrstvu.

Otázka: Jaká je standardní tloušťka mědi pro vnější vrstvy DPS?

Odpověď: Většina desek používá 1 unci, ale pokud ’budujete něco náročného na výkon, 2 unce jsou pro vnější vrstvy také velmi běžné. U opravdu náročných aplikací některé návrhy používají dokonce silnější vrstvy.

Otázka: Můžu kombinovat různé tloušťky mědi ve vícevrstvých deskách?

Odpověď: Samozřejmě! Ve vícevrstvých deskách je to dokonce docela běžné. Můžete mít tenkou měď pro citlivé signály na jedné vrstvě a silnou měď pro napájecí rovinu na jiné.

Otázka: Jak ovlivňuje tloušťka mědi návrh flexibilních DPS a flexibilních obvodů?

Odpověď: U flexibilních DPS platí, že tenčí je lepší – obvykle se držíme 0,5 unce nebo 1 unce mědi. Silnější měď se špatně ohýbá a může prasknout, proto se ve většině flexibilních aplikací vyhýbáme tlustým vrstvám.

Otázka: Co když mám na své DPS nadbytečnou měď?

A: Ano, vlastně. Pokud nanášíte velké plochy plného měděného plechu bez plánování, může to způsobit deformaci desky během montáže nebo nepravidelné ohřívání. Vždy se snažte vyvážit měď mezi jednotlivými vrstvami a používejte tepelné izolace při připojování ke kontaktům.

Závěr: Důležitost správné volby hmotnosti mědi

Takže na závěr výběr vaší vhodné tloušťky mědi při návrhu desek plošných spojů je otázkou rovnováhy.

Použití standardní 1 oz mědi tloušťky je solidní a finančně úsporná volba pro asi 90 % projektů. Ale když řešíte vysoký výkon nebo když se věci začínají zahřívat, je ten správný okamžik přejít na 2 oz měděné vrstvy nebo dokonce těžší měď. Nejde jen o to, aby to fungovalo —jde o to, aby to bylo bezpečné, spolehlivé a odolné.

Měděné desky plošných spojů jsou základem všeho, co elektronicky vyrábíme. Pochopení toho, jak hmotnost mědi , vrstvení desky a vaše skutečné požadavky spolu souvisejí, je to, co přenese projekt z fáze „funkční“ na úroveň „naprosto skvělý“.

Takže ať už se jen rozhodujete mezi 1 unce vs 2 unce mědi , nebo unz vs 2 unce mědi deska , jen si zapamatujte: nechte se vést obvyklými pravidly a trochou matematiky, a opravdu nemůžete udělat chybu.