Введение

Вы когда-нибудь задумывались о значении меди в конструкции печатных плат? Или почему стандартная толщина меди в 1 унцию является общепринятой нормой? Это важнейшие вопросы для всех, кто занимается проектированием или производством печатных плат.

Толщина меди является ключевым фактором при проектировании печатной платы, влияющим на электропроводность платы, механическую прочность и рассеивание тепла. Промышленный стандарт составляет 1 унцию, что эквивалентно 1,37 мил или 34,79 микрометра. Этот баланс между производительностью и стоимостью делает его подходящим для различных применений. Однако особые требования к конструкции могут потребовать корректировки этой толщины.

В этом руководстве мы рассмотрим роль меди в печатных платах, расшифруем стандартную толщину меди в 1 унцию и дадим практические советы по адаптации толщины меди к потребностям вашего дизайна. Давайте погрузимся!

Решающая роль меди в печатных платах

Медь играет незаменимую роль при проектировании печатных плат благодаря своей превосходной электропроводности. Это основной материал, используемый для создания цепей, обеспечивающий эффективную передачу электрических сигналов по плате. Но почему медь? Почему не любой другой металл?

Популярность меди в дизайне печатных плат объясняется ее уникальными свойствами. Прежде всего, медь имеет один из самых высоких показателей электропроводности среди всех металлов, уступая только серебру. Это означает, что медь может передавать электрические сигналы с минимальными потерями энергии, обеспечивая эффективную работу электронного устройства.

Помимо электропроводности, медь также обладает отличной теплопроводностью. Это свойство позволяет меди рассеивать тепло, выделяемое электронными компонентами, предотвращая перегрев и обеспечивая надежность и долговечность устройства.

Медь также очень податлива и пластична. это означает, что ему можно легко придать форму тонких проводов или следов, не ломая их. Это особенно важно при проектировании печатных плат, где в небольших помещениях необходимо создавать сложные схемы.

Наконец, медь относительно распространена и доступна по цене по сравнению с другими металлами с аналогичными свойствами, такими как серебро. Это делает медь экономически эффективным выбором для производства печатных плат.

Расшифровка стандартной толщины меди при проектировании печатных плат

Когда речь идет о толщине меди при проектировании печатных плат, часто используется термин «медь на 1 унцию». Но что это значит? И почему в отрасли часто это является дефолтом?

Термин «медь в 1 унцию» относится к толщине меди, которая достигается, когда 1 унция меди равномерно распределяется по площади в один квадратный фут. В результате толщина составляет 1,37 мил, или 34,79 микрометра. Это толщина меди по умолчанию, используемая во многих конструкциях печатных плат.

Чтобы помочь вам лучше понять эти измерения, вот удобная таблица преобразования:

Медный вес	Толщина в милах	Толщина в микрометрах	Толщина в миллиметрах
0,5 унции	0,7 мил	17,5 мкм	0,0175 мм
1 унция	1,4 мил	35 мкм	0,035 мм
2 унции	2,8 мил	70 мкм	0,07 мм
3 унции	4,2 мил	105 мкм	0,105 мм

Но почему именно такая толщина? Почему не толще или тоньше?

Толщина меди в 1 унцию представляет собой баланс между электропроводностью и физической прочностью. Более толстые медные слои могут проводить больший ток и иметь лучшие свойства рассеивания тепла. Однако они также делают печатную плату толще, тяжелее и дороже. С другой стороны, более тонкие медные слои могут сделать печатную плату легче и дешевле, но они могут не проводить достаточный ток для некоторых приложений и могут быть более подвержены физическому повреждению.

Толщина меди в 1 унцию обеспечивает достаточные электрические характеристики для многих приложений, сохраняя при этом печатную плату относительно тонкой, легкой и экономичной. Это компромисс, который хорошо работает для широкого спектра конструкций печатных плат.

Однако важно отметить, что стандарт в 1 унцию не является универсальным решением. Это стандарт по умолчанию, используемый производителями, когда клиент не указывает другую толщину. В зависимости от конкретных требований вашего дизайна вам может потребоваться отрегулировать эту толщину. В следующем разделе мы обсудим, как подобрать толщину меди в соответствии с потребностями вашего дизайна.

Выбор толщины меди для удовлетворения проектных потребностей

Проектирование печатной платы — это сложный процесс, и толщина меди — это один из аспектов, который, возможно, придется корректировать в зависимости от конкретных требований к проектированию. Ключевые факторы, которые следует учитывать при определении подходящей толщины меди, включают величину тока, которую должна выдерживать плата, сложность цепей и соображения стоимости.

Чтобы рассчитать оптимальную толщину меди для вашей печатной платы, вам необходимо учитывать токовую нагрузку медных дорожек. Это можно определить с помощью стандарта IPC-2221, который предоставляет формулу для расчета площади поперечного сечения дорожки, необходимой для заданного тока. Формула:

А = (I / (k * dT^0,44))^(1/0,725)

где:

• I — ток в амперах,
• k — константа (0,048 для следа на поверхности печатной платы на открытом воздухе или 0,024 для следа во внутреннем слое),
• dT — превышение температуры над температурой окружающей среды в градусах Цельсия, а
• A — площадь поперечного сечения дорожки в квадратных милах.

Давайте рассмотрим практический пример, иллюстрирующий этот расчет. Предположим, вы разрабатываете печатную плату для устройства, которому требуется, чтобы плата пропускала ток около 35 ампер. Вы хотите, чтобы повышение температуры составляло не более 20 градусов по Цельсию, и используете след на поверхности печатной платы на открытом воздухе. Подставив эти значения в формулу, получим:

A = (35 / (0,048 * 20^0,44))^(1/0,725) A = 265,2 квадратных мила

Это необходимая площадь поперечного сечения дорожки. Чтобы преобразовать это значение в толщину меди, необходимо разделить это значение на ширину дорожки. Например, если ширина дорожки составляет 0,100 дюйма (100 мил), требуемая толщина меди составит 265,2/100 = 2,652 мил.

Однако производители печатных плат обычно указывают толщину меди в унциях на квадратный фут (oz/ft²), а не в милах. Для перевода милов в унции/фут² вы можете использовать тот факт, что 1 унция/фут² примерно равна 1,37 мил. Так:

Толщина меди = 2,652 мил/1,37 (мил/унция) = 1,94 унции

Это значение немного ниже стандартных 2 унций/фут², но попадает в типичный диапазон для печатных плат, который составляет от 0,5 унций/фут² до 2 унций/фут². В этом случае вы можете рассмотреть возможность указания толщины меди 2 унции/фут² для вашей печатной платы, чтобы гарантировать, что она сможет выдерживать необходимый ток.

Сложность конструкции вашей схемы является еще одним решающим фактором. Если ваша конструкция включает подробные контуры цепей или небольшие элементы, для достижения требуемой точности может потребоваться более тонкий медный слой. Однако имейте в виду, что более тонкие слои более деликатны и могут потребовать осторожного обращения в процессе производства.

Наконец, значительную роль играют соображения стоимости. Более толстые медные слои требуют больше материала, что делает их производство более дорогим. Баланс между техническими требованиями вашего проекта и соображениями стоимости имеет решающее значение для достижения оптимального дизайна.

Понимая эти факторы и то, как рассчитать подходящую толщину меди, вы можете адаптировать конструкцию печатной платы в соответствии с ее конкретными потребностями, обеспечивая оптимальную производительность и надежность.

Правила толщины меди и расстояния при проектировании печатных плат

Толщина меди и расстояние Это два критически важных параметра при проектировании печатной платы, которые напрямую влияют на производительность и надежность платы. Они взаимосвязаны, и понимание их взаимосвязи имеет решающее значение для достижения оптимальных результатов проектирования.

Толщина меди и ее влияние

The толщина меди на печатной плате определяет величину тока, которую могут проводить дорожки без перегрева. Это также влияет на импеданс платы, важнейший фактор в высокоскоростных и радиочастотных конструкциях. Стандартная толщина меди, используемая в промышленности, составляет 1 унция/фут², что составляет примерно 1,37 мила или 34,79 микрометра. Однако, в зависимости от применения, толщина меди может быть увеличена до 2 унций/фут² или даже выше.

Правила интервалов и их важность

The расстояние Между медными элементами на печатной плате, такими как дорожки и площадки, не менее важно. Его должно быть достаточно для предотвращения короткого замыкания и выдерживания уровней напряжения в цепи. Требуемое расстояние может варьироваться в зависимости от таких факторов, как рабочее напряжение и среда, в которой будет использоваться печатная плата.

Стандарт IPC-2221 содержит рекомендации по определению минимального расстояния на основе пикового рабочего напряжения. Например, для пикового напряжения до 50 В рекомендуется расстояние 0,005 дюйма (5 мил).

Балансировка толщины меди и расстояния

При проектировании печатных плат баланс между толщиной меди и расстоянием между ними является деликатной задачей. Увеличение толщины меди позволяет плате проводить больший ток, но также требует большего расстояния между медными элементами, что может стать проблемой в конструкциях с высокой плотностью размещения.

И наоборот, уменьшение толщины меди позволяет уменьшить расстояние и повысить плотность, но также снижает токопроводящую способность дорожек. Следовательно, проектировщик должен тщательно учитывать оба фактора и идти на компромиссы, необходимые для удовлетворения проектных требований.

В заключение, понимание и правильное применение правил толщины и расстояния между медными проводами имеет важное значение для проектирования надежных и эффективных печатных плат. Всегда рекомендуется уточнять у производителя печатной платы его конкретные возможности и рекомендации, поскольку они могут различаться.

Медный вес	Мин. Рекомендуемое пространство и мин. Ширина трассы (мил)	Мин. Рекомендуемое пространство и мин. Ширина трассы (мм)
1 унция	3,5 мил	0,089 мм
2 унции	8 мил	0,203 мм
3 унции	10 мил	0,254 мм
4 унции	14 мил	0,355 мм

Советы по нанесению меди нужной толщины

Выбор правильной толщины меди для вашей печатной платы имеет решающее значение, но это не единственный фактор. Вот несколько дополнительных советов, которые помогут вам применить правильную толщину меди в ваших проектах:

1. Распределите медь как можно более равномерно:

При проектировании печатной платы стремитесь распределить медь как можно более равномерно по каждому слою. Это особенно важно в сложных многослойных конструкциях, таких как 8-слойная печатная плата для высокоскоростного устройства связи. Процессы нанесения покрытия и травления, используемые при производстве печатных плат, могут влиять на разные участки платы с несколько разной скоростью. Равномерно распределяя медь, вы можете обеспечить более однородный результат.

2. Сбалансируйте вес меди по всем слоям:

Обычно лучше использовать одну и ту же медную массу на всех слоях печатной платы. Например, если вы разрабатываете 4-слойную печатную плату для компактного устройства Интернета вещей, вы можете использовать медь плотностью 1 унция/фут² на всех слоях. Это помогает поддерживать сбалансированную структуру, снижая риск деформации или скручивания при высоких рабочих температурах или в процессе сборки.

3. Подберите вес меди на внешних слоях:

Верхний и нижний слои вашей печатной платы должны иметь одинаковую массу меди. Это связано с тем, что во время травления эти слои обрабатываются вместе. Например, если вы разрабатываете двухстороннюю печатную плату для блока питания и используете медь плотностью 2 унции/фут² в верхнем слое, вам также следует использовать медь толщиной 2 унции/фут² в нижнем слое, чтобы избежать чрезмерного травления. .

4. Учитывайте влияние на расстояние между трассировками:

Помните, что увеличение толщины меди также может повлиять на минимальное расстояние между дорожками. Например, если вы разрабатываете сильноточную печатную плату для зарядного устройства электромобиля и увеличиваете вес меди с 1 унции/фут² до 2 унций/фут², вам может потребоваться увеличить расстояние между дорожками с 3,5 мил до 8. мил, чтобы избежать потенциальных проблем.

5. Всегда уточняйте свои требования:

Не думайте, что ваш производитель печатной платы будет знать, какая толщина меди вам нужна. Всегда четко указывайте свои требования в файлах проекта или в записях по изготовлению. Например, если вы проектируете печатную плату для высокочастотной радиолокационной системы, для которой требуется медь плотностью 3 унции/фут², обязательно укажите это в своей проектной документации.

Помня об этих советах, вы сможете принимать более обоснованные решения относительно толщины меди в конструкциях печатных плат и достигать лучших результатов.

Заключение

Проектирование печатной платы включает в себя множество решений, и выбор правильной толщины меди имеет решающее значение. Это решение влияет на производительность, стоимость и технологичность печатной платы. Независимо от того, разрабатываете ли вы простой гаджет или сложное медицинское устройство, понимание и применение принципов определения толщины меди может иметь существенное значение.

Помните, что правильная толщина меди может помочь вам сбалансировать электрические требования, долговечность и экономическую эффективность. Речь идет не только о следовании отраслевым стандартам, но и о понимании ваших конкретных потребностей и принятии обоснованных решений.

В Rowsum мы понимаем эти сложности и стремимся помочь вам справиться с ними. Как ведущий производитель печатных плат, мы предлагаем индивидуальные решения, отвечающие вашим уникальным требованиям. Наша команда экспертов всегда готова предоставить рекомендации и поддержку, гарантируя, что вы получите максимальную отдачу от своих проектов печатных плат.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная помощь по проектированию печатных плат, свяжитесь с нами по адресу: [email protected]. Посетите нас по адресу www.rowsum.com чтобы узнать больше о наших услугах и о том, как мы можем помочь вам добиться успеха в ваших проектах по производству печатных плат.