Jak wybrać odpowiednią grubość miedzi na PCB?

Miedziane ścieżki na płytce drukowanej przenoszą sygnały elektroniczne i rozdzielają energię pomiędzy komponentami i urządzeniami. Ta złożona sieć ścieżek przewodzących umożliwia harmonijne działanie wszystkich elementów funkcjonalnych na płytce. Jedną z najważniejszych decyzji projektowych podczas projektowania płytki PCB jest określenie odpowiedniej grubości miedzi na płytce drukowanej dla ścieżek. W tym artykule, Przyjrzymy się bliżej powszechnym grubościom miedzi stosowanym w PCB, omówić, dlaczego zastosowanie grubszej miedzi jest korzystne w zastosowaniach wymagających dużej mocy, i omów kluczowe czynniki, które projektanci muszą wziąć pod uwagę przy wyborze optymalnej grubości miedzi na płytce drukowanej dla konkretnych wymagań i ograniczeń obwodów. Zanurzmy się w.

Typowe grubości miedzi stosowane w PCB

Grubość miedzi odnosi się do ciężaru folii miedzianej laminowanej na Podłoże PCB, wyrażona w uncjach na stopę kwadratową (uncja/ft2). Typowe wagi wahają się od 0.5 uncja do 3 oz:

0.5-1 grubość miedzi: Niezwykle cienka folia miedziana o średnicy ok 0.0007 cali grubości. Używany do lekkich, niskoprądowe PCB, gdzie wymagane są małe odstępy między ścieżkami i cienki profil płytki. Minimalny rozmiar śladu i odstępy są bardzo małe przy grubości miedzi wynoszącej jedną uncję.

1-2 uncji miedzi: Standardowa i najczęstsza waga miedzi w ogólnych projektach PCB. Zapewnia równowagę wydajności elektrotermicznej i możliwości produkcyjnych. Nadaje się do większości płytek PCB o średniej złożoności.

3 uncji miedzi: Uważany za ciężką miedzianą płytkę drukowaną. Jest wystarczająco wytrzymały, aby wytrzymać obwody mocy o dużym natężeniu prądu, który może obsłużyć do około 8-10 A na ścieżkę, zanim przegrzanie lub spadek napięcia staną się problemem. Zapewnia zwiększoną stabilność i niezawodność.

Dlaczego warto stosować ciężką miedź w PCB?

Stosowanie ciężkich folii miedzianych zwiększa koszt PCB, istnieją ważne zalety, które czynią go właściwym wyborem w przypadku projektów obwodów dużej mocy:

• Handles higher current without overheating traces – The thicker copper has lower resistance, umożliwiając przepływ większego prądu bez nadmiernego nagrzewania rezystancyjnego. Zapobiega to uszkodzeniom spowodowanym nadmierną temperaturą.
• Lower voltage drop across traces at high currents – Thicker copper traces reduce unwanted voltage drop along the trace length, zapewniając, że sygnały i moc są dostarczane na właściwym poziomie na płytce drukowanej.
• Improved heat spreading and thermal management – Copper is an excellent thermal conductor. Ciężka miedź działa jak rozpraszacz ciepła, szybko odprowadza ciepło z gorących punktów i rozprowadza je na większym obszarze w celu rozproszenia. Umożliwia to prawidłową pracę obwodu w wyższych temperaturach.
• Withstands high temps and repeated thermal cycling – The high thermal mass and conductivity of thick copper make it far more resistant to damage from high temperatures and repeated heating/cooling cycles compared to thin foils.
• Zmniejsza EMI compared to thinner traces – Thicker traces generate less electromagnetic interference vs thin traces with identical current, ze względu na zmniejszoną rezystancję prądu przemiennego. Ta redukcja zakłóceń elektromagnetycznych jest korzystna dla zgodności EMC.
• Increases overall reliability and product lifetime – The superior current capacity, wydajność cieplna, i trwałość ciężka miedziana płytka drukowana zwiększyć niezawodność i żywotność produktu, szczególnie w wymagających środowiskach wymagających dużej mocy.
  

Jak wybrać grubość miedzi PCB?

Wybór optymalnej grubości miedzi PCB dla konkretnego projektu wymaga uwzględnienia kilku powiązanych ze sobą czynników:

• Current levels – The expected maximum current in each trace determines the minimum thickness needed to avoid overheating. Na przykład, ścieżki przenoszące ponad 5 A zazwyczaj wymagają grubszej miedzi o grubości 2 uncji lub większej. Dopasuj grubość do prądu.
• Number of layers – A PCB with more copper layers allows the use of thinner copper overall, ponieważ prąd można podzielić na wiele warstw. ZA 2-płyta warstwowa często wymaga grubszej miedzi o grubości 2 uncji w porównaniu do płyty 4-warstwowej lub 6-warstwowej przy tym samym prądzie.
• Target trace resistance – Lower resistance requires thicker traces all else being equal. Oblicz opór na jednostkę długości dla różnych grubości i żądanej szerokości ścieżki, aby osiągnąć docelowy opór.
• Cost – Thicker copper material intrinsically costs more than thin material. Porównaj wzrost kosztów z korzyściami w zakresie wydajności elektrycznej, aby dopasować się do budżetu.
• Manufacturing limits – Thick copper over 2oz may require special processing equipment. Ma to również wpływ na osiągalną rozdzielczość śledzenia, odstępy między śladami, i dokładność rejestracji. Skonsultuj się z możliwościami producenta.
• Thermal loads – Carefully calculate the overall thermal power dissipation in the PCB to ensure the copper can spread and sink the heat without overheating. Rozważ temperaturę otoczenia i opcje chłodzenia powietrzem/cieczą.

Końcowe przemyślenia

Wybór optymalnej grubości miedzi w projekcie PCB to złożony proces równoważenia, który wymaga dokładnej analizy oczekiwanych obciążeń prądowych, charakterystyka rozpraszania ciepła, ograniczenia możliwości produkcyjnych, i kompromisy w zakresie kosztów materiałów. Cięższe obciążniki miedziane o doskonałej obciążalności prądowej i wydajności cieplnej mają jednak swoją cenę w postaci zwiększonych wymiarów płytek i kosztów. Projektanci PCB muszą rozsądnie dopasować grubość miedzi śladowej do potrzeb elektrycznych i ograniczeń aplikacji, biorąc pod uwagę wszystkie współzależne czynniki projektowe. Dzięki świadomym decyzjom dotyczącym grubości śladów, Wydajność płyty można zmaksymalizować w ramach dostępnego budżetu i możliwości produkcyjnych. Skontaktuj się z nami jeśli potrzebujesz pomocy w określeniu idealnej masy miedzi dla następnej płytki PCB.