grosimea cuprului de 1 oz | Grosimea PCB: Ghidul complet pentru greutățile cuprului în PCB

Introducere

Deci, v-ați întrebat vreodată de ce grosimea cuprului PCB într-un PCB contează cu adevărat? Sau poate încercați să alegeți între utilizarea unui cupru de 1 oz sau 2 oz pentru placa dvs.? Credeți-mă, nu sunteți singurul. Grosimea cuprului este unul dintre acele detalii de bază — dar oarecum confuze — din proiectarea PCB.

Alegerea între cupru de 1 oz și 2 oz nu este doar despre câtă putere poate suporta placa dvs. Aceasta afectează de fapt și alte aspecte — cum ar fi integritatea semnalului, rezistența plăcii, costul acesteia și chiar durata sa de viață.

În acest ghid, vă prezentăm tot ce trebuie să știți despre grosimea cuprului în pcb. Vom explica ce înseamnă de fapt 'grosimea cuprului în uncii', de ce 1 oz cupru este de obicei standardul uzual și când are sens să treceți la o grosime de 2 oz sau chiar la plăci cu cupru gros. Vom parcurge exemple din viața reală, vom împărtăși câteva sfaturi interne de fabricație și vom adăuga câteva diagrame utile pentru a clarifica lucrurile. Indiferent dacă faceți doar un prototip sau construiți ceva ce trebuie să suporte putere mare, suntem alături de dumneavoastră.

Înțelegerea grosimii și greutății cuprului în PCB

Deci, atunci când vorbim despre grosimea cuprului într-un strat de cupru, de fapt ne referim la cantitatea de cupru aplicată pe placă pentru a crea toate acele mici trasee și paduri. În industria PCB, de obicei nu spunem pur și simplu „milimetri”. În schimb, folosim o unitate mai veche: uncii pe picior pătrat, sau „oz” pentru scurt. Sună ciudat, dar provine literalmente din greutatea cuprului întins pe o anumită suprafață.

Ce este „Grosimea de 1 oz Cupru”?

• grosimea de 1 oz cupru este potrivită pentru majoritatea traseelor de semnal și pentru alimentarea cu o putere moderată. Imaginați-vă o foaie de cupru care cântărește exact o uncie și are dimensiunea de un picior pe un picior. Aceasta este grosimea de 1 oz cupru.
• Dacă ați măsura cât de groasă este acea foaie, ar fi de aproximativ 35 de microni (sau 35 de microni). Aceasta este grosimea standard, cea mai utilizată, pentru probabil 90% dintre plăcile de circuit existente. Este perfectă pentru semnale obișnuite și pentru o cantitate decentă de putere.

De ce se folosesc uncii în loc de doar grosimea măsurată?

• Sincer vorbind, este un fel de obicei din industrie care s-a păstrat din vechiile timpuri. Pe vremea aceea era mai ușor să cumperi și să măsori cuprul în funcție de greutate.
• Lucrul interesant este că acum toate instrumentele tuturor sunt configurate pentru acest sistem. Toți calculatorii care îți spun cât de lată trebuie să fie o pistă pentru un anumit curent folosesc 'oz'. Așadar, de fapt, acum îți ușurează viața.
• Dar ca designer, trebuie să ai în minte ambele valori — greutatea cuprului și grosimea reală în mm — astfel încât proiectele și simulările tale să fie exacte.

Grosimea cuprului în proiectarea PCB: Noțiunile de bază

De ce este esențială grosimea cuprului

Deci, grosimea cuprului stabilește de fapt regulile pentru ceea ce placa ta poate sau nu poate face. Gândește-te așa:

• Capacitatea de transport a curentului: Un cupru mai gros este ca o autostradă mai largă pentru electricitate. Poate transporta mult mai mult curent înainte de a începe să se supraîncălzească.
• Lățimea traseului de cupru: Dacă ai nevoie ca un traseu să transporte o anumită cantitate de curent, folosind un cupru mai gros înseamnă că poți face traseul mai îngust, economisind spațiu pe placă.
• Gestionarea termică: Cuprul este foarte bun la disiparea căldurii. Mai mult cupru acționează ca un radiator mai mare, menținând componentele sensibile să nu se ardă.
• Rezistență mecanică: Un cupru mai gros face pistele și găurile mai puternice, ceea ce înseamnă că placa dvs. are mai puține șanse să fie deteriorată în timpul asamblării, când componentele sunt introduse și lipite.
• Fiabilitate sub stres: Atunci când condițiile se înrăutățesc—cum ar fi supratensiunile sau încălzirea și răcirea constantă a plăcii—cuprul mai gros este mai rezistent. Are mai puține șanse să se crăpeze, să se desprindă sau să se ardă.

Grosimi standard ale cuprului în industria PCB

Greutăți standard ale cuprului utilizate în industria PCB sunt în mod tipic 0,5 uncii, 1 uncie, 2 uncii, 3 uncii și 4 uncii cupru pe picior pătrat, fiind 1 uncie cupru standard pentru majoritatea covârșitoare a PCB-urilor.

Tabelul tipurilor uzuale de grosime a cuprului:

Tabel grosime cupru: Compararea PCB-urilor cu 1 și 2 uncii cupru

Una dintre întrebările cele mai frecvente este diferența dintre 1 și 2 uncii cupru în proiectarea PCB-urilor . Iată o comparație ușor de consultat:

1 uncie vs 2 uncii: Pe care ar trebui să o alegeți?

• cupru de 1 uncie : Este opțiunea dvs. pentru lucrurile de zi cu zi — precum majoritatea circuitelor digitale, rutarea semnalelor și plăcile cu putere redusă ’este standardul pentru un motiv.
• cupru de 2 uncii : Intervine atunci când lucrurile devin serioase — noi ’vorbim despre putere mare, curent intens sau plăci care funcționează la temperaturi ridicate și au nevoie de o mai bună disipare a căldurii.
• Când tu ’re compararea între cupru de 1 uncie și cupru de 2 uncii , nu ’gândi doar la curent. Întreabă-te: Cât spațiu am la dispoziție? Care este bugetul meu? Și cât de mici trebuie să fie traseele mele? Pentru că un cupru mai gros poate economisi spațiu, dar poate costa mai mult și poate limita detaliile fine. ’cât de mic trebuie să fie traseul meu? Pentru că un cupru mai gros poate economisi spațiu, dar poate costa mai mult și poate limita detaliile fine.

Grosimea cuprului: 1 uncie vs 2 uncii în PCB-uri

Impactul grosimii cuprului asupra proiectării PCB-urilor

• grosimea de 1 uncie cupru este varianta dvs. universală. Este perfectă pentru majoritatea plăcilor digitale, cum ar fi Arduino sau Raspberry Pi, și este, de asemenea, cea mai bună alegere pentru pCB Flexibil sau atunci când împachetați multe componente într-un spațiu mic.
• grosimea de 2 uncii cupru este specialistul dvs. în putere. O veți dori pentru sarcinile dificile —lucruri precum circuite de alimentare , sisteme de management al bateriei sau circuite care conduc motoare.
• The PCB-urile din cupru sunt în mod tipic , în timp ce 1 uncie este implicită, majoritatea producătorilor o fac destul de ușoară actualizarea la 2 uncii sau chiar 3 uncii cupru pentru cupru gros pCBs.

Diferența de grosime a cuprului în practică

• Iată avantajul cel mai mare: dublarea de la 1 uncie la 2 grosimea cuprului în uncii înseamnă că poți înjumătăți lățimea unei trasee și tot va transporta aceeași cantitate de curent. Este o economisire uriașă de spațiu pentru căile de putere!
• Dar există o problemă... pe măsură ce grosimea cuprului crește . Atunci când o folosești, regulile producătorului privind dimensiunea minimă a caracteristicii lățimea traseelor și distanțarea devin mai mari. Așadar, economisești spațiu la lățime, dar poți pierde capacitatea de a realiza detalii foarte fine și înalt densitate.

Alegerea grosimii corespunzătoare a cuprului în proiectarea PCB-urilor -2

Sfaturi pentru alegerea greutății corespunzătoare de cupru (continuare)

Analizați distribuția totală a curentului:

Utilizați un calculator online pentru lățimea traseelor pentru a vedea cât de mult curent va transporta fiecare traseu. Trebuie să potriviți Grosimea cuprului PCB cu cel mai mare curent, altfel traseele dvs. s-ar putea supraîncălzi sau ar putea ca tensiunea să scadă.

Evaluați lățimea traseelor și spațiul disponibil pe placă:

Dacă încercați să împachetați multe componente într-un spațiu mic, trecerea de la cupru de 1 uncie la cupru de 2 uncii este o mișcare clasică. Vă permite să utilizați trasee mai subțiri pentru liniile de putere mare, eliberând astfel spațiu valoros pentru restul componentelor.

Luați în considerare grosimea plăcii și structura stratificată:

• • Rețineți că strat de cupru mai gros adauga la ansamblul general al grosimea placii . În cazul plăcilor complexe, cu mai multe straturi, este obișnuit să combinați diferite tipuri. Puteți utiliza grosimi de cupru diferite în oz pe straturile exterioare pentru semnale delicate, de înaltă viteză, iar apoi să folosiți cupru gros, de 2 oz, pe un strat interior ca plan de alimentare dedicat.

Evaluarea nevoilor de gestionare termică:

Cuprul este radiatorul dvs. integrat. Dacă construiți ceva de genul unui grup de LED-uri puternice sau un circuit de putere mare , utilizând plăci de circuit cu cupru de 2 oz pot dubla capacitatea de răcire și pot salva componentele de a se defecta din cauza suprasolicitării termice.

Înțelegeți implicațiile asamblării și costurilor:

• • Iată partea importantă: cuprul mai gros costă mai mult. Folosește mai mult material brut și este mai dificil de etanșat cu precizie la fabrică. Așadar, întrebați-vă: am nevoie de cupru gros peste tot, sau doar în câteva locuri cheie? Rămânând la 1 oz ca greutate standard a cuprului este mult mai ieftin și mai ușor de fabricat.

Consultați standardele IPC:

Când aveți îndoieli, verificați Standardul IPC-2221 . Este cartea de reguli a industriei care vă spune exact cât de lată trebuie să fie o pistă pentru un anumit curent și o anumită greutate a cuprului, astfel încât designul dumneavoastră să fie sigur și fiabil.

Sfaturi pentru proiectarea PCB pentru specificarea și utilizarea grosimii cuprului

Practici recomandate pentru grosimea cuprului în layout-ul PCB

• Specificați grosimea finală a cuprului: Acesta este un aspect important. Când spuneți „cupru de 2 uncii”, clarificați întotdeauna dacă vă referiți la grosimea foilului inițial sau la greutatea finală a cuprului după întregul proces de placare. Acestea sunt diferite, iar voi trebuie să vă asigurați că sunteți pe aceeași lungime de undă.
• Umplere cu cupru pentru masă/alimentare: Nu lăsați spații mari goale pe placa dvs. Umpleți aceste zone cu cupru conectat la masă. Acest lucru vă oferă o conexiune la masă foarte stabilă și acționează ca un radiator integrat.
• Utilizați trasee paralele: Dacă aveți o cale cu curent foarte mare, în loc să faceți o singură traseu foarte lată, încercați să o împărțiți în mai multe trasee mai mici, paralele. Este mai fiabil și distribuie căldura mai bine.
• Implementați plăcuțe termice (thermal vias): Aveți un component care se încălzește? Plasați un grup de mici plăcuțe (pe care le numim plăcuțe termice) chiar sub padul termic al acestuia. Acest lucru creează practic o autostradă pentru a transporta căldura către straturile interioare sau partea inferioară a plăcii.
• Placare pe muchie și cupru expus: Pentru plăcile de înaltă frecvență dificile, puteți adăuga placare de cupru pe marginea plăcii sau puteți lăsa cupru expus în anumite locuri. Acest lucru poate ajuta la protejarea împotriva interferențelor electromagnetice (EMI).
• Grosimea cuprului este de obicei: Iată regula de aur: pur și simplu mențineți-vă la standard grosimea de 1 uncie cupru dacă nu aveți un motiv foarte întemeiat —cum ar fi o cantitate mare de căldură sau un curent foarte puternic —pentru a folosi o grosime mai mare. Este mai ieftin, mai ușor de fabricat și funcționează pentru 90% dintre toate proiectele. .

Producția PCB: Foi de cupru, placare și standarde

Cum se obține grosimea foilor de cupru

În primul rând, se pornește cu foi subțiri de Foi de cupru și le stratificează pe placa goală. Astfel obțineți stratul de bază —greutatea inițială, cum ar fi 1 uncie.

Apoi, ei folosesc acest Acoperire cu cupru proces pentru a crește grosimea cuprului în anumite locuri, mai ales în interiorul găurilor (acestea sunt viile). Acest lucru face conexiunile prin placă mult mai puternice și poate crește grosimea generală în anumite zone.

Grosime standard a cuprului pentru majoritatea PCB-urilor este de 1 uncie cupru peste tot. Dar dacă specificați cupru de 2 uncii , vor depune stratul suplimentar pentru a atinge acea valoare țintă. Și tot timpul, verifică constant grosimea pentru a se asigura că este conform specificațiilor.

Implicații pentru asamblarea PCB

Cuprul mai gros este dificil de lipit! Deoarece absoarbe căldura, cel care asamblează ar putea fi nevoit să folosească chimicale mai puternice și să crească temperatura lipirii pentru a obține o îmbinare bună.

Iată problema: acea căldură suplimentară poate fi riscantă. Ar putea deteriora urmele mai subțiri și delicate de pe alte părți ale plăcii.

Așadar, primul meu sfat? Dacă placa ta combină greutăți diferite de cupru, trebuie să le spui în prealabil fabricii tale montaj PCB anunță-i din timp, astfel încât să-și poată adapta procesul și să nu-ți ardă accidental proiectul.

Întrebări frecvente (FAQ) despre grosimea cuprului în proiectarea PCB

Î: Care sunt principalele avantaje ale cuprului de 1 uncie față de cel de 2 uncii în proiectarea PCB?

R: Gândește-te la 1 uncie ca la o variantă obișnuită — - Nu! ’este mai ieftin, funcționează excelent pentru majoritatea aplicațiilor digitale și îți permite să creezi urme foarte fine. Ai alege ’când ai nevoie să transporte mai multă putere, să gestionezi mai bine căldura sau doar vrei ca placa să fie mai rezistentă în zone precum conectorii de alimentare. cupru de 2 uncii când ai nevoie să transporte mai multă putere, să gestionezi mai bine căldura sau doar vrei ca placa să fie mai rezistentă în zone precum conectorii de alimentare.

Î: Cum știu dacă am nevoie de un cupru mai gros?

A: Dacă introduceți datele într-un calculator de lățime a urmelor și observați că urmele de 1 uncie s-ar supraîncălzi sau ar avea o cădere prea mare de tensiune, este timpul să luați în considerare varianta de 2 uncii. ’dacă placa se încălzește în timpul funcționării — credeți-vă instinctul (și calculele) și alegeți un strat mai gros.

Î: Care este grosimea standard a cuprului pentru straturile exterioare ale PCB-urilor?

R: Majoritatea plăcilor folosesc 1 uncie, dar dacă construiți ceva care necesită multă putere, 2 uncii este foarte frecvent și pentru straturile exterioare. Pentru aplicații cu sarcină foarte mare, unele proiecte folosesc chiar straturi mai groase. ’re building something power-hungry, 2 oz is super common for the outer layers too. For really heavy-duty stuff, some designs go even thicker.

Î: Pot combina diferite grosimi ale cuprului în plăcile multistrat?

R: Absolut! De fapt, este destul de obișnuit în cazul plăcilor multistrat. Puteți avea cupru subțire pentru semnale sensibile pe un strat și cupru gros pentru un plan de alimentare pe altul.

Î: Cum influențează grosimea cuprului proiectarea PCB-urilor flexibile și a circuitelor flexibile?

R: Pentru PCB-urile flexibile, este mai bine să fie mai subțiri — de obicei folosim cupru de 0,5 oz sau 1 oz. Cuprul mai gros nu se îndoaie bine și poate crăpa, așa că este evitat în majoritatea aplicațiilor flexibile.

Întrebare: Ce se întâmplă dacă am prea mult cupru pe placa mea PCB?

Răspuns: Da, chiar așa. Dacă adăugați turnări mari și masive fără planificare, placa se poate deforma în timpul asamblării sau poate apărea o încălzire neuniformă. Încercați întotdeauna să echilibrați cuprul între straturi și folosiți relieful termic atunci când faceți conexiuni la pad-uri.

Concluzie: Importanța alegerii corecte a greutății cuprului

Așadar, în final, alegerea grosimii corespunzătoare a cuprului în proiectarea PCB este vorba despre echilibru.

Păstrarea standardului cupru de 1 uncie este o alegere solidă și economică pentru aproximativ 90% dintre proiecte. Dar atunci când lucrați cu puteri mari sau când lucrurile încep să se încălzească, este momentul să treceți la grosimea de 2 uncii cupru sau chiar la grosimi mai mari de cupru. Nu e doar vorba să funcționeze —ci să fie sigur, fiabil și construit să dureze.

Plăcile de circuit imprimat din cupru sunt baza oricărui sistem electronic pe care îl construim. Înțelegerea modului în care greutatea cuprului , structura stratificată a plăcii și nevoile dumneavoastră reale se combină este ceea ce transformă un proiect din „funcționează” în „funcționează excelent.”

Așadar, fie că încercați doar să alegeți între 1 uncie vs 2 uncii cupru , sau uncie vs 2 uncii cupru pcb , rețineți doar: lăsați regulile standard și puțină matematică să vă ghideze, și cu siguranță nu puteți greși.