Os traços de cobre em uma placa de circuito impresso transportam sinais eletrônicos e distribuem energia entre componentes e dispositivos. Esta complexa rede de caminhos condutores permite que todos os elementos funcionais da placa operem em harmonia. Uma das decisões de projeto mais importantes ao projetar uma PCB é determinar a espessura apropriada do cobre da PCB para os traços. Neste artigo, examinaremos atentamente as espessuras comuns de cobre usadas em PCBs, discutir por que a utilização de cobre mais espesso é vantajosa em aplicações de alta potência, e examinar os principais fatores que os projetistas devem considerar ao selecionar a espessura ideal de cobre da placa de circuito para seus requisitos e restrições de circuito específicos. Vamos mergulhar.
Espessuras comuns de cobre usadas em PCB
A espessura do cobre refere-se ao peso da folha de cobre laminada no Substrato PCB, expresso em onças por pé quadrado (onças/ft2). Os pesos típicos variam de 0.5 onças para 3 oz:
0.5-1 onças de espessura de cobre: Uma folha de cobre extremamente fina em 0.0007 polegadas de espessura. Usado para peso leve, PCBs de baixa corrente onde são necessários espaçamentos estreitos entre traços e perfil de placa fina. O tamanho mínimo do traço e o espaçamento são muito pequenos, com uma onça de espessura de cobre.
1-2 oz de cobre: O peso de cobre padrão e mais comum para projetos gerais de PCB. Ele fornece um equilíbrio entre desempenho eletrotérmico e capacidade de fabricação. Adequado para a maioria dos PCBs de média complexidade.
3 oz de cobre: Considerado um PCB de cobre pesado. É robusto o suficiente para circuitos de potência de alta corrente, que pode suportar cerca de 8-10A por traço antes que o superaquecimento ou a queda de tensão se tornem um problema. Ele fornece maior estabilidade e confiabilidade.
Por que usar cobre pesado em PCB?
Embora a utilização de folhas de cobre pesadas aumente o custo do PCB, existem vantagens importantes que o tornam a escolha certa para projetos de circuitos de alta potência:
- Lida com correntes mais altas sem traços de superaquecimento – O cobre mais espesso tem menor resistência, permitindo que mais corrente flua sem aquecimento resistivo excessivo. Isso evita danos por excesso de temperatura.
- Menor queda de tensão nos traços em altas correntes – Traços de cobre mais espessos reduzem queda de tensão indesejada ao longo do comprimento do traço, garantindo que os sinais e a energia sejam entregues nos níveis corretos em todo o PCB.
- Melhor distribuição de calor e gerenciamento térmico – O cobre é um excelente condutor térmico. Heavycopper atua como um dissipador de calor, conduzindo rapidamente o calor para longe dos pontos quentes e distribuindo-o por uma área maior para dissipação. Isso permite a operação adequada do circuito em temperaturas mais altas.
- Suporta altas temperaturas e ciclos térmicos repetidos – A alta massa térmica e condutividade do cobre espesso o tornam muito mais resistente a danos causados por altas temperaturas e ciclos repetidos de aquecimento/resfriamento em comparação com folhas finas.
- Reduz EMI em comparação com traços mais finos – Traços mais grossos geram menos interferência eletromagnética do que traços finos com corrente idêntica, devido à resistência CA reduzida. Esta redução de EMI é benéfica para conformidade com EMC.
- Aumenta a confiabilidade geral e a vida útil do produto – A capacidade atual superior, Performance térmica, e durabilidade de PCB de cobre pesado aumentar a confiabilidade e a vida útil do produto, especialmente em ambientes exigentes de alta potência.
Como escolher a espessura do cobre PCB?
A seleção da espessura ideal de cobre da PCB para um projeto específico requer a consideração de vários fatores inter-relacionados:
- Níveis atuais – A corrente máxima esperada em cada traço determina a espessura mínima necessária para evitar superaquecimento. Por exemplo, traços transportando mais de 5A normalmente precisam de cobre mais espesso de 2 onças ou mais. Combine a espessura com a corrente.
- Número de camadas – Uma PCB com mais camadas de cobre permite o uso geral de cobre mais fino, já que a corrente pode ser dividida em múltiplas camadas. UMA 2-placa de camada muitas vezes precisa de cobre mais espesso de 2 onças em comparação com uma placa de 4 ou 6 camadas para a mesma corrente.
- Resistência ao traço alvo – Resistência mais baixa requer traços mais grossos, sendo todo o resto igual. Calcule a resistência por unidade de comprimento para diferentes espessuras na largura de traço desejada para atender às metas de resistência.
- Custo – O material de cobre mais espesso custa intrinsecamente mais do que o material fino. Pese o aumento de custos em relação aos benefícios de desempenho elétrico para caber no orçamento.
- Limites de fabricação – Cobre espesso acima de 2 onças pode exigir equipamento de processamento especial. Também afeta a resolução de rastreamento alcançável, espaçamento entre traços, e precisão de registro. Consulte as capacidades do fabricante.
- Cargas térmicas – Calcule cuidadosamente a dissipação geral de energia térmica na PCB para garantir que o cobre possa se espalhar e dissipar o calor sem superaquecer. Considere a temperatura ambiente e as opções de resfriamento a ar/líquido.
Pensamentos finais
Selecionar a espessura ideal de cobre no projeto de PCB é um ato de equilíbrio complexo que requer uma análise minuciosa das cargas de corrente esperadas, características de dissipação térmica, limitações de fabricação, e compensações de custos de materiais. Pesos de cobre mais pesados com excelente capacidade de corrente e desempenho térmico têm o preço de maiores dimensões e despesas da placa. Os projetistas de PCB devem combinar criteriosamente a espessura do traço de cobre com as necessidades elétricas e restrições da aplicação, ao considerar todos os fatores de design interdependentes. Com decisões informadas sobre espessura de traços, o desempenho da placa pode ser maximizado dentro do orçamento disponível e dos recursos de fabricação. Contate-Nos se precisar de ajuda para determinar o peso ideal de cobre para sua próxima PCB.
