Directives sur l'épaisseur du cuivre des PCB

L'empilement des circuits imprimés sera probablement l'une des dernières préoccupations que vous aurez à l'esprit, que vous soyez un concepteur de circuits ou un ingénieur débutant dans sa profession. En se lançant dans un processus de conception avec plein d'effet et d'excitation, j'ai vu des concepteurs experts finir par oublier complètement certains des éléments cruciaux de l'empilement des cartes. Cela m'est arrivé plus d'une fois. Des choses simples comme Épaisseur du cuivre du PCBA et la largeur de la carte peuvent facilement être mis de côté, mais vous devez penser à ces 2 points pour plusieurs applications car toutes les cartes ne seront pas fabriquées sur un PCBA universel de 1,57 mm à 2 couches. En effet, toutes les cartes ne sont pas fabriquées sur un circuit imprimé universel à deux couches de 1,57 mm. Bien que ces deux points puissent être relégués au second plan, vous devez tout de même les connaître.

Lorsque vous construisez votre pile, il est essentiel de prendre en compte l'épaisseur globale de la carte, les épaisseurs d'isolation de votre PCBA et l'épaisseur du cuivre. Étant donné que l'épaisseur du cuivre peut s'ajouter à l'épaisseur globale de la couche la plus externe en plus du masque de soudure, ce point ne doit pas être négligé comme étant sans importance. Quand est-ce une bonne idée d'utiliser du cuivre plus épais que l'écart standard établi par votre fabricant ? Si votre modèle s'écarte des valeurs moyennes indiquées dans de nombreuses maquettes, il existe des circonstances spécifiques et Couche PCB règles que vous devez prendre en compte avant de le faire.

  • Le noyau du PCBA

La substance isolante qui sépare les deux couches de cuivre les plus profondes crée la base du PCBA. Il s'agit d'une substance isolante que l'on appelle également la base. Le fond est une enveloppe de cuivre qui occupe la majeure partie de la largeur d'une telle plaque carrée ou d'un empilement de cartes multicouches. Le fabricant ne modifie pas l'épaisseur du noyau.

  • Couche interne sur le PCBA

Une plus grande quantité de matériau diélectrique à l'intérieur de cette couche interne est nécessaire pour soutenir différentes couches avec du cuivre des deux côtés du noyau. L'épaisseur de ces couches internes est ajustée pour produire l'épaisseur finale de la carte souhaitée.

  • Couches de cuivre dans les PCBA

L'épaisseur totale de la carte est également déterminée par le nombre de couches de cuivre, leur volume ou leur largeur. Cette largeur est également affectée par tout revêtement sur une couche de cuivre.

  • Couches de pré-imprégné dans le PCBA

Certains PCBA nécessitent l'utilisation de deux ou plusieurs noyaux séparés par des couches de pré-imprégnés. Cela est nécessaire pour améliorer la rigidité du PCBA mais aussi pour augmenter la largeur de la carte.

tableau des épaisseurs de cuivre pour circuits imprimés

Introduction de l'épaisseur du cuivre des PCBA

L'importance de l'épaisseur du cuivre des PCBA :

La nécessité de PCBA rigide d'une épaisseur spécifique se développe dans les industries. Les épaisseurs normalisées facilitent la création de systèmes et permettent à la plupart des lignes de production de faire bon usage des PCB rigides, ce qui se traduit par des économies de coûts. L'activité des PCB rigides produit des panneaux dont l'épaisseur est conforme aux normes industrielles de 0,0079 pouce, 0,020 pouce, 0,016 pouce, 0,093 pouce et 0,125 pouce. Les épaisseurs standard disponibles vont de 0,3 à 0,8 millimètre, avec des incréments de 0,1 millimètre, puis vont jusqu'à 1,0, 1,2, 1,6, 2,0, 2,4 et 3,3 millimètres. Malheureusement, les concepteurs de circuits imprimés doivent parfois créer des cartes dont l'épaisseur se situe en dehors de la norme industrielle pour répondre aux besoins opérationnels.

L'installation d'une carte de circuit imprimé peut également affecter l'épaisseur du panneau. Lorsqu'ils déterminent l'épaisseur de leurs cartes de circuits imprimés, les concepteurs tiennent compte de plusieurs éléments. Voici quelques considérations clés :

  • La flexibilité est un facteur essentiel.
  • Capacité à se soucier du courant
  • Les matériaux utilisés.
  • Nombre de couches.
  • Intactness of Signals.
  • L'utilisation d'un conduit.
  • Les conditions dans lesquelles se déroulent les opérations.
  • Méthodes de production mécanique.

Comparaison entre une épaisseur de cuivre standard et une épaisseur de cuivre élevée :

L'épaisseur du cuivre du PCBA est de 1 oz. Cela signifie qu'une once de cuivre en volume est répartie de manière uniforme et aplatie sur une surface d'un pied carré. L'épaisseur finale du cuivre est de 1,37 millième de pouce, soit 1,37 millimètre, pour lui donner sa mesure plus habituelle. Les fabricants fabriquent généralement des PCBA en utilisant une couche de cuivre de 1 once d'épaisseur. Le fabricant se contente par défaut de supposer et de chiffrer une épaisseur de cuivre de 1 once, sauf si le client spécifie différentes tailles.

Une épaisseur de cuivre d'une once sera suffisante pour la plupart des applications. Comme la fabrication de cuivre plus épais prend plus de temps et est plus difficile, le coût de production du PCBA et la complexité du processus ont augmenté l'épaisseur du cuivre. Au lieu de cela, les concepteurs choisissent souvent d'étendre l'épaisseur de la piste de cuivre juste sur le PCBA pour la rendre capable de supporter un courant plus important :

Poids du cuivre

Épaisseur du cuivre

                                                      Suivre la largeur (mils)

 1oz/pied carré

1.37 mils

62.5

125

250

250

1000

2000

4000

8000

Courant à 20 C (A)

4.6

7.6

12.5

20.7

34.2

56.6

93.6

154.7

Comment spécifier et sélectionner l'épaisseur de cuivre du PCBA :

Les fabricants et concepteurs de circuits imprimés peuvent choisir parmi plusieurs matériaux diélectriques, notamment le FR4 ordinaire (degré de fonctionnement de 130 °C) et le polyimide ridiculement élevé (température de 250 °C). Si votre projet est exposé à des environnements difficiles ou à une chaleur extrême, envisagez d'adopter des matériaux beaucoup plus exotiques ; mais le traçage des circuits et les câbles de raccordement soudés peuvent-ils survivre aux conditions difficiles ?

Une technique d'essai a été développée principalement pour le secteur des cartes imprimées afin de vérifier l'intmainlych thermique de la carte de circuit imprimé finale. Des contraintes thermiques sont générées tout au long de Fabrication de PCBAssemblage de PCBLe test de flux thermique (TCT) permet de déterminer la résistance croissante d'un circuit lorsqu'il est soumis à un chauffage et à un refroidissement par le vent, de 25 °C à 260 °C. Le test de flux thermique permet de déterminer la résistance croissante d'un circuit lorsqu'il est soumis à un chauffage et à un refroidissement par le vent, de 25 °C à 260 °C. Le test de flux thermique (TCT) recherche une résistance croissante d'un circuit lorsqu'il est soumis à un chauffage et à un refroidissement par le vent de 25 °C à 260 °C.

Toute augmentation de la résistance indique une rupture de la stabilité électrique due à des fractures, comme dans les circuits en cuivre. La disposition classique d'un coupon pour ce test utilise une chaîne de 32 trous traversants de placage, considérés comme le point le plus faible à l'intérieur d'un parcours lorsqu'il est exposé à une contrainte thermique.

Les données TCT démontrent que le taux de défaillance pourrait devenir inacceptable, quel que soit le matériau. 32 pour cent de l'ensemble des circuits se brisent après huit cycles thermiques sur des circuits conventionnels. FR4 PCBA ayant 0,8 à 1,2 mils de cuivre p(une augmentation de résistance de 20% est considérée comme un échec. Les panneaux fabriqués à partir de matériaux exotiques réduisent considérablement le taux de défaillance (3% après huit cycles d'ester cyanate). Néanmoins, ils sont coûteux (cinq à dix fois le coût du matériau) et complexes à produire. Un assemblage technologique typique monté en surface subit un minimum de 4 cycles thermiques avant l'expédition et peut subir deux cycles thermiques supplémentaires par réparation de composant.

Épaisseur de cuivre et coûts de fabrication des cartes PCBA

Dans la fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB), une once est l'épaisseur typique de la couche de cuivre. Dans la plupart des cas, on utilise l'once pour parler de l'épaisseur du cuivre. Quelle est la corrélation entre l'épaisseur du cuivre, son poids et son coût ? Lorsqu'une certaine quantité de cuivre plié est utilisée pour couvrir une surface d'un pied carré, on parle d'épaisseur de cuivre. Par conséquent, l'épaisseur totale du cuivre résultant de l'enroulement d'une once de cuivre et de la couverture d'un pied carré ne serait que de 1,37 mil, soit 0,0348 millimètre.

L'épaisseur des lignes de cuivre d'une carte de circuit imprimé et, par extension, du cuivre, détermine la quantité de courant qu'elle peut transporter.

L'épaisseur du cuivre doit être principalement déterminée par la largeur de trace nécessaire pour les cartes à courant d'appel. En outre, l'exigence de compatibilité des éléments, le poids de son PCBA et le type de connexions à intégrer dans la carte sont autant d'aspects critiques à prendre en compte.

Des couches de cuivre dont l'épaisseur varie entre une once et trois onces sont généralement utilisées dans la production de PCBA. Le cuivre lourd est défini comme pesant plus de 4 onces et est utilisé aux fins suivantes :

  • capable de transporter un courant plus élevé
  • Une résistance accrue aux contraintes thermiques et une gestion thermique améliorée sont également incluses.
  • Capacité accrue à dissiper la chaleur
  • Une plus grande résistance mécanique, ce qui le rend approprié pour une utilisation dans des connexions grandes et lourdes ainsi qu'à travers les composants.
  • Conversion d'énergie et Transformateurs pour circuits imprimés qui sont planaires
 

Sur les cartes de circuits imprimés (PCB), les couches seront parfois créées avec des couches de cuivre différentes. Par exemple, ses couches internes contiennent une once de cuivre, tandis que ses couches externes contiennent quatre onces de cuivre. Une carte de circuit imprimé (PCB) produit de la chaleur lorsqu'elle fonctionne, ce qui peut la faire se déformer, se plier ou se tordre. Pour réduire l'impact de ce problème, il convient d'employer du cuivre de même poids sur les couches qui sont voisines les unes des autres. Par exemple, les groupes de couches divergentes sur une carte comportant huit couches pourraient ressembler à ceci : 1 et 8, 2 et 7, 3 et 6, 4 et 5, etc. Par conséquent, la couche 1 et la couche 8 devraient contenir la même quantité de cuivre, la couche 2 et la couche 7, et ainsi de suite.

Coût :

Vous devez savoir que si la conception du PCBA exige du cuivre épais, cela aura un effet sur le coût et le temps de production. Bien entendu, un cuivre de calibre plus épais coûtera beaucoup plus cher qu'un cuivre de calibre classique. En outre, la production d'un cuivre plus épais implique du temps et de l'argent supplémentaires, ce qui se traduit par un prix de production plus élevé.

Les coûts augmentent en raison des facteurs suivants :

  • Choix du matériau dans le PCBA

Le coût d'un circuit imprimé est nécessairement affecté par les composants qui le constituent. La substance FR4 utilisée pour recouvrir les circuits imprimés (PCB) standard est également inadéquate pour produire des panneaux de circuits pour des applications plus importantes, telles que celles typiques des secteurs aéronautique et pétrolier.

  • Taille du PCBA

Les dimensions d'un PCB et l'utilisation de son panneau semblent être deux des variables de prix les plus importantes. Le nombre de circuits prévus pour un dispositif équivalent détermine généralement la taille d'une carte.

Un circuit imprimé dans un appareil aussi minuscule qu'une smartwatch peut nécessiter moins de pièces et, par conséquent, être moins coûteux à créer qu'un circuit imprimé dans un ordinateur portable ou un ordinateur. De même, le circuit imprimé à l'intérieur d'une pièce importante de l'équipement de fabrication sera plus grand que la plupart des cartes électroniques domestiques.

  • Couches dans le PCBA

Globalement, les hausses de prix peuvent être réparties en plusieurs couches comme suit : 

  • 1-2L : 35 - 40%
  • 2- 4L: 35 – 40%
  • 4- 6L : 30 - 40%
  • 6- 8L : 30 - 35%
  • 8- 10L : 20 - 30%
  • 10- 12L : 20 - 30%
 

Lorsqu'une deuxième couche est posée sur un panneau, on assiste à quelques-unes des augmentations substantielles les plus importantes des coûts de production. Deux panneaux supplémentaires augmentent le prix d'au moins un tiers du prix antérieur. Lorsqu'une conception dépasse le seuil de la 8e couche, les augmentations de coûts deviennent moins importantes.

  • Nombre de trous dans le PCBA

Les diamètres de ces trous à l'intérieur d'une maquette sont les variables tarifaires les plus essentielles de ce domaine. Si les trous sont extrêmement fins, des outils spéciaux seront nécessaires pour les créer. Par exemple, un trou de la taille d'une tige de cheveu sera plus difficile à construire que même un point de la dimension d'un trou de vis conventionnel. De tels vides nécessitent un effort supplémentaire et un ensemble de compétences particulières pour les remplir.

Le nombre de trous inclus dans une disposition donnée peut influer sur le prix de fabrication de la planche si les trous restent de taille constante ou minuscules. En raison de la main-d'œuvre supplémentaire requise, le coût d'une carte comportant des centaines de trous sera plus élevé.

L'épaisseur du matériau et le nombre de couches dans la disposition du PCB sont deux autres paramètres liés aux trous qui peuvent avoir un impact sur le coût de fabrication du PCB. En raison de l'épaisseur d'un PCB comportant dix couches, voire plus, le perçage des trous prendra plus de temps. Le prix sera affecté si la matière est solide et difficile à percer.

Conclusion :

Le cuivre est essentiel à l'épaisseur totale de son PCBA et y joue un rôle. Dans la plupart des cas, l'épaisseur du cuivre est déterminée par la quantité de courant qui circule dans le PCBA. Les couches de cuivre ont généralement une épaisseur comprise entre 1,4 et 2,8 millimètres pour les couches internes et entre 2 et 3 onces pour les couches externes. Vous pouvez obtenir la consistance souhaitée en ajustant le réglage du courant. Sachez qu'une augmentation du cuivre entraînera une hausse des prix et des difficultés de traitement.

L'utilisation d'un calculateur de largeur de piste permet de déterminer l'épaisseur du circuit imprimé. Entrez toutes les exigences dans la calculatrice, qui vous fournira l'épaisseur uniforme requise. Il est nécessaire de prendre en compte des éléments tels que l'épaisseur du masque de soudure et du pré-imprégné. Pour garantir la précision de vos mesures, vous pouvez effectuer des calculs au dixième de millimètre près.

Lorsque vous choisissez l'épaisseur de la planche, n'oubliez pas qu'une planche épaisse a moins de chances de se casser qu'une planche plus fine. Si la tâche exige une carte étroite, il est préférable d'utiliser une carte épaisse ; sinon, c'est l'inverse. Lorsque vous déterminez l'épaisseur des cartes PCBA.