grubość miedzi 1 uncja | Grubość płytki PCB: Kompletny przewodnik po wagach miedzi na płytce PCB

Wprowadzenie

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego grubość miedzi na PCB właściwie ma znaczenie? A może próbujesz zdecydować, czy lepsza będzie 1 uncja czy 2 uncje miedzi do Twojej płytki? Wierz mi, nie jesteś sam. Grubość miedzi to jedna z tych podstawowych, ale dość mylących kwestii w projektowaniu płytek PCB.

Wybór między 1 a 2 uncjami miedzi to nie tylko kwestia tego, ile mocy wytrzyma Twoja płytka. Ma to również wpływ na wiele innych aspektów — takich jak integralność sygnału, trwałość płytki, koszt oraz nawet długość jej eksploatacji.

W tym przewodniku omawiamy wszystko, co musisz wiedzieć na temat grubości miedzi na płytce drukowanej. Wyjaśnimy, co oznacza pojęcie „grubość miedzi w uncjach”, dlaczego standardem jest zazwyczaj 1 uncja miedzi oraz kiedy warto zwiększyć ją do 2 uncji – albo nawet użyć płyt z ciężką warstwą miedzi. Przeanalizujemy przykłady z życia, podamy praktyczne wskazówki produkcyjne i przedstawimy pomocne wykresy, aby wszystko było jasne. Niezależnie od tego, czy tworzysz prototyp, czy projektujesz urządzenie wymagające znacznego obciążenia mocy, my zajmiemy się resztą.

Zrozumienie grubości miedzi na PCB i masy miedzi

Zatem, gdy mówimy o grubości miedzi w płytce drukowanej, mówimy o tym, ile miedzi jest naniesione na płytę, aby utworzyć wszystkie te małe ścieżki i pola. W przemyśle PCB zwykle nie używamy jednostki „milimetry”. Zamiast tego stosujemy staromodną jednostkę: uncje na stopę kwadratową, w skrócie „oz”. Brzmi to dziwnie, ale bierze się to bezpośrednio z wagi miedzi rozłożonej na danej powierzchni.

Co to jest „grubość miedzi 1 oz”?

• grubość miedzi 1 oz jest odpowiednia dla większości tras sygnałowych i umiarkowanego zasilania. Wyobraź sobie arkusz miedzi o wadze dokładnie jednej uncji i wymiarach jednej stopy na jedną stopę. To właśnie jest miedź 1 oz.
• Gdybyś zmierzył grubość takiego arkusza, wyniosłaby ona około 35 mikronów (lub 35 mikronów). To standardowa, podstawowa grubość, używana w prawdopodobnie 90% płytek drukowanych. Jest idealna dla większości typowych sygnałów i wystarczającej ilości mocy.

Dlaczego używa się uncji zamiast po prostu grubości?

• Szczególnie rzecz ujmując, to trochę nawyk branżowy, który utrzymał się od starych czasów. Wtedy było łatwiej kupować i mierzyć miedź na wagę.
• Fajna rzecz w tym jest taka, że teraz wszystkie narzędzia są do tego przystosowane. Wszystkie kalkulatory, które mówią Ci, jak szeroka powinna być ścieżka przy określonym prądzie, używają jednostki 'uncja'. Dlatego obecnie to faktycznie ułatwia życie.
• Ale jako projektant musisz mieć w głowie obie wartości – wagę miedzi oraz rzeczywistą grubość w mm – aby Twoje projekty i symulacje były dokładne.

Grubość miedzi w projektowaniu płytek PCB: podstawy

Dlaczego grubość miedzi ma takie znaczenie

Tak naprawdę grubość miedzi określa zasady, które decydują o tym, co Twoja płytka może, a czego nie może zrobić. Wyobraź sobie to w ten sposób:

• Pojemność prądowa: Grubsza warstwa miedzi to jak szersza autostrada dla prądu elektrycznego. Może przewodzić znacznie większy prąd, zanim zacznie się przegrzewać.
• Szerokość ścieżki miedzianej: Jeśli potrzebujesz, by ścieżka przewodziła określony prąd, użycie grubszej miedzi pozwala Ci wykonać tę ścieżkę węższą, oszczędzając miejsce na płytce.
• Zarządzanie cieplne: Miedź doskonale odprowadza ciepło. Więcej miedzi działa jak większy radiator, chroniąc Twoje wrażliwe komponenty przed przegrzaniem.
• Wytrzymałość mechaniczna: Grubsza miedź zwiększa wytrzymałość ścieżek i otworów, co oznacza, że płyta jest mniej narażona na uszkodzenia podczas montażu, gdy komponenty są wciskane i lutowane.
• Niezawodność w warunkach obciążenia: Gdy sytuacja się nasila — na przykład przy skokach napięcia lub gdy płyta cyklicznie się nagrzewa i ochładza — grubsza miedź jest bardziej odporna. Mniej prawdopodobne jest jej pękanie, odspajanie się lub przepalenie.

Standardowe grubości miedzi w przemyśle PCB

Standardowe masy miedzi stosowane w przemyśle PCB, to zazwyczaj 0,5 uncji, 1 uncja, 2 uncje, 3 uncje i 4 uncje miedzi na stopy kwadratowe, przy czym 1 uncja miedzi jest standardem dla większości płyt PCB.

Tabela typowych grubości miedzi:

Tabela grubości miedzi: Porównanie płytek PCB z miedzią 1 oz i 2 oz

Jednym z najczęstszych pytań jest różnica między 1 oz a 2 oz miedzi w projektowaniu płytek PCB . Poniżej znajduje się łatwa do przeglądania tabela porównawcza:

1 uncja vs 2 uncje: Które powinieneś wybrać?

• miedź 1 uncji : To Twój wybór na co dzień — tak jak w większości obwodów cyfrowych, trasowaniu sygnałów i płytach o niskim poborze mocy. To ’standard z dobrą przyczyną.
• 2 uncje miedzi : Włącza się, gdy sytuacja staje się poważna — my ’mówimy o dużej mocy, dużym prądzie lub płytach, które się nagrzewają i wymagają lepszego rozpraszania ciepła.
• Kiedy ty ’/ porównanie między 1 a 2 uncjami miedzi , nie myśl tylko o prądzie ’jaka jest moja przestrzeń? Jaki jest mój budżet? I jak małe muszą być moje ścieżki? Bo grubsza miedź może zaoszczędzić miejsce, ale może kosztować więcej i ograniczać drobne detale. ’jaka jest moja przestrzeń? Jaki jest mój budżet? I jak małe muszą być moje ścieżki? Bo grubsza miedź może zaoszczędzić miejsce, ale może kosztować więcej i ograniczać drobne detale.

Waga miedzi: płyty drukowane z 1 uncją vs 2 uncjami miedzi

Wpływ wagi miedzi na projektowanie płytek drukowanych

• grubość miedzi: 1 uncja to Twój uniwersalny wybór. Jest idealny dla większości płytek cyfrowych, takich jak Arduino lub Raspberry Pi, a także stanowi najlepszy wybór dla płyta giętka lub gdy umieszczasz wiele komponentów w małej przestrzeni.
• grubość miedzi 2 uncje to Twój specjalista od mocy. Będziesz tego potrzełować do trudnych zadań —takie rzeczy, jak obwody zasilaczy , systemy zarządzania baterią lub obwody sterujące silnikami.
• The Płytki drukowane z miedzią zazwyczaj , podczas gdy 1 uncja jest domyślna, większość producentów łatwo pozwala na uaktualnienie do 2 uncji lub nawet 3 uncji miedzi dla grubej miedzi płyty PCB.

Różnica grubości miedzi w praktyce

• Oto największa zaleta: podwojenie warstwy miedzi z 1 uncji do 2 uncje grubości miedzi oznacza, że można zmniejszyć szerokość ścieżki o połowę, a nadal będzie ona przewodzić taką samą ilość prądu. To ogromna oszczędność miejsca w ścieżkach zasilania!
• Ale jest haczyk... ponieważ wraz ze wzrostem grubości miedzi producent nakłada minimalny rozmiar większe ograniczenia dotyczące szerokości ścieżek i odstępów. Zatem choć oszczędzasz miejsce na szerokości, możesz stracić możliwość tworzenia bardzo cienkich, wysokogęstościowych detali.

Wybieranie odpowiedniej grubości miedzi w projektowaniu płytek PCB -2

Wskazówki dotyczące doboru odpowiedniej gramatury miedzi (ciąg dalszy)

Analizuj rozkład całkowitego prądu:

Skorzystaj z internetowego kalkulatora szerokości ścieżek, aby sprawdzić, ile prądu będzie przepływać przez każdą ścieżkę. Musisz dostosować ją do najwyższego natężenia prądu, w przeciwnym razie Twoje ścieżki mogą się przegrzać lub spowodować spadek napięcia. Grubość miedzi na PCB do najwyższego prądu, w przeciwnym razie Twoje ścieżki mogą się przegrzać lub spowodować spadek napięcia.

Oceń szerokość ścieżek i dostępne miejsce na płytce:

Jeśli umieszczasz wiele elementów na małej powierzchni, przejście z miedź 1 uncji po 2 uncje miedzi jest klasycznym rozwiązaniem. Pozwala ono używać cieńszych ścieżek dla linii wysokoprądowych, oszczędzając cenne miejsce na resztę komponentów.

Weź pod uwagę grubość płytki i strukturę warstw:

• • Pamiętaj, że grubsza warstwa miedzi doda do ogólnej grubości Twojej grubość płytki . W złożonych, wielowarstwowych płytkach jest to częste łączenie ze sobą różnych rozwiązań. Możesz użyć różnych grubości miedzi w uncjach na warstwach zewnętrznych dla delikatnych sygnałów o wysokiej szybkości, a następnie zastosować grube, 2 uncje miedzi na warstwie wewnętrznej jako dedykowaną płaszczyznę zasilania.

Oceń potrzeby zarządzania ciepłem:

Miedź to Twój wbudowany radiator. Jeśli budujesz coś takiego jak jasna matryca LED lub obwody wysokiej mocy , używając 2 uncje miedzi na płytce PCB mogą podwoić zdolność chłodzenia i uratować komponenty przed przegrzaniem.

Zrozumienie konsekwencji montażu i kosztów:

• • Oto sedno sprawy: grubsza miedź jest droższa. Zużywa więcej surowca i jest trudniejsza do precyzyjnego trawienia w fabryce. Zatem zapytaj siebie: czy potrzebuję grubej miedzi wszędzie, czy tylko w kilku kluczowych miejscach? Pozostanie przy 1 uncji jako standardowej grubości miedzi jest znacznie tańsze i łatwiejsze w produkcji.

Zwróć się do norm IPC:

W razie wątpliwości sprawdź Normę IPC-2221 . To przewodnik branżowy, który dokładnie określa, jak szeroka powinna być ścieżka dla danego prądu i grubości miedzi, dzięki czemu wiesz, że Twój projekt jest bezpieczny i niezawodny.

Wskazówki projektowe PCB dotyczące określania i stosowania grubości miedzi

Najlepsze praktyki dotyczące grubości miedzi w układzie PCB

• Określ gotową grubość miedzi: To bardzo ważne. Gdy mówisz "2 oz miedzi", zawsze sprecyzuj, czy chodzi o grubość folii wyjściowej, czy wagę gotowej miedzi po całym procesie pokrywania warstwą. To dwie różne rzeczy i musisz upewnić się, że rozmawiacie o tym samym.
• Wypełnienie miedzią dla masy/zasilania: Nie pozostawiaj dużych pustych przestrzeni na płytce. Wypełnij te obszary miedzią podłączoną do masy. Zapewnia to bardzo solidne połączenie z masą i działa jak wbudowany radiator.
• Używaj ścieżek równoległych: Jeśli masz ścieżkę o bardzo dużym prądzie, zamiast tworzyć jedną ogromną, szeroką ścieżkę, spróbuj podzielić ją na kilka mniejszych, równoległych ścieżek. Jest to bardziej niezawodne i lepiej rozprowadza ciepło.
• Zaimplementuj przejścia termiczne: Masz gorący element? Umieść wiele małych przejść (nazywamy je przejściami termicznymi) dokładnie pod jego polem termicznym. Tworzy to coś w rodzaju autostrady, która odprowadza ciepło do wewnętrznych warstw lub do spodu płytki.
• Platynowanie krawędzi i odsłonięta miedź: W przypadku trudnych płytek wysokiej częstotliwości można dodać powłokę miedzi na krawędzi płytki lub pozostawić miedź odsłoniętą w określonych miejscach. Może to pomóc w osłanianiu przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI).
• Grubość miedzi jest zazwyczaj: Oto złota zasada: po prostu trzymaj się standardowej grubość miedzi: 1 uncja chyba że masz bardzo dobry powód —na przykład dużą ilość ciepła lub ogromny prąd —żeby zastosować grubszą warstwę. Jest tańsza, łatwiejsza w produkcji i sprawdza się w 90% wszystkich projektów .

Produkcja płytek PCB: folia miedziana, powłoki i normy

Jak osiąga się grubość folii miedzianej

Najpierw bierze się cienkie arkusze Foli miedzianych i laminują je na pustej płytce. Daje to warstwę podstawową —wyjściową grubość, na przykład 1 uncję.

Następnie stosuje się tę Pokrycie miedzianą technikę do napylania miedzi w określonych miejscach, szczególnie w otworach (to są przejściówki). To znacznie wzmocnia połączenia przez płytę i może zwiększyć ogólną grubość w wybranych obszarach.

Standardowa grubość miedzi dla większości płytek PCB wynosi 1 uncja miedzi na całym obszarze. Ale jeśli się to określi 2 uncje miedzi , wytrąca się warstwę do osiągnięcia tego celu. I cały czas ciągle sprawdza się grubość, aby upewnić się, że jest zgodna z normą.

Implikacje dla montażu PCB

Grubsza miedź to kłopot podczas lutowania! Ponieważ pochłania dużo ciepła, montownicy mogą być zmuszeni do użycia mocniejszych chemicznych środków i podniesienia temperatury lutowania, aby uzyskać dobre połączenie.

Oto pułapka: to dodatkowe ciepło może być ryzykowne. Może uszkodzić cienkie, delikatne ścieżki na innych częściach płyty.

Moja pierwsza rada? Jeśli płyta łączy różne grubości miedzi, musisz o tym uprzednio powiadomić swoją montaż PCB firmę. Daj im znać, aby mogli dostosować swój proces i przypadkowo nie „przepiec” Twojego projektu.

Często zadawane pytania (FAQ) dotyczące grubości miedzi w projektowaniu płytek drukowanych

P: Jaka jest główna przewaga miedzi 1 oz w porównaniu do miedzi 2 oz w projektowaniu płytek drukowanych?

O: Traktuj 1 oz jako standardowy wybór — on ’jest tańszy, doskonale sprawdza się w większości aplikacji cyfrowych i pozwala wykonywać bardzo cienkie ścieżki. Wybierzesz ’gdy potrzebujesz przesyłać większą moc, lepiej odprowadzać ciepło lub po prostu chcesz, by płyta była bardziej odporna, np. wokół złącz zasilających. 2 uncje miedzi gdy potrzebujesz przesyłać większą moc, lepiej odprowadzać ciepło lub po prostu chcesz, by płyta była bardziej odporna, np. wokół złącz zasilających.

P: Skąd mam wiedzieć, czy potrzebuję grubszej miedzi?

O: Jeżeli po przeanalizowaniu danych za pomocą kalkulatora szerokości ścieżek zobaczysz, że Twoje ścieżki z miedzi 1 oz ulegną przegrzaniu lub będą miały zbyt duży spadek napięcia, to ’czas rozważyć 2 uncje. Ponadto, jeśli płyta nagrzewa się w trakcie pracy — zaufaj swojemu instynktowi (i matematyce) i wybierz grubszy.

Pytanie: Jaka jest standardowa grubość miedzi dla zewnętrznych warstw płytek PCB?

Odpowiedź: Większość płytek używa 1 uncji, ale jeśli ’budujesz coś o dużym zapotrzebowaniu na moc, 2 uncje są również bardzo powszechne dla warstw zewnętrznych. W przypadku naprawdę intensywnych obciążeń niektóre projekty idą nawet na większe grubości.

Pytanie: Czy można mieszać grubości miedzi w wielowarstwowych płytach?

Odpowiedź: Absolutnie! Właściwie jest to całkiem standardowe w wielowarstwowych płytach. Możesz mieć cienką miedź dla wrażliwych sygnałów na jednej warstwie i grubą miedź dla płaszczyzny zasilania na innej.

Pytanie: Jak grubość miedzi wpływa na projektowanie elastycznych płytek PCB i obwodów giętkich?

Odpowiedź: W przypadku płytek giętkich lepsze są mniejsze grubości — zwykle stosujemy miedź 0,5 uncji lub 1 uncję. Grubsza miedź źle się zgina i może pękać, więc unika się jej w większości zastosowań giętkich.

Pytanie: Co jeśli mam nadmiar miedzi na swojej płytce PCB?

A: Tak, właściwie. Jeśli naniesie się duże, masywne warstwy miedzi bez planowania, może to spowodować wygięcie płytki podczas montażu lub nierównomierne nagrzewanie. Zawsze staraj się zrównoważyć miedź pomiędzy warstwami i używać relacji cieplnych podczas łączenia z padami.

Wniosek: znaczenie odpowiedniego doboru gramatury miedzi

Zatem, na koniec dnia, wybór Twojej odpowiedniej grubości miedzi w projektowaniu płytek drukowanych to wszystko kwestia równowagi.

Trzymanie się standardowej miedź 1 uncji to solidny, oszczędny wybór dla około 90% projektów. Ale kiedy masz do czynienia z dużą mocą lub gdy rzeczy zaczynają się nagrzewać, wtedy przechodzisz na grubość miedzi 2 uncje lub nawet cięższą miedź. Chodzi nie tylko o to, by to działało —chodzi o to, by było bezpieczne, niezawodne i trwałe.

Płytki miedziane stanowią podstawę wszystkiego, co budujemy elektronicznie. Zrozumienie tego, jak waga miedzi , konstrukcja płyty oraz Twoje rzeczywiste potrzeby ze sobą współgrają, to właśnie to przenosi projekt z poziomu „działa” na poziom „działa rewelacyjnie”.

Tak więc, niezależnie od tego, czy próbujesz zdecydować się między 1 uncja a 2 uncje miedzi , czy oz vs 2 oz copper pcb , po prostu pamiętaj: niech standardowe zasady i odrobina matematyki będą Twoim przewodnikiem, a naprawdę nie możesz pomylić się.