Directrizes sobre a espessura do cobre para PCB

O empilhamento de placas de circuito impresso será provavelmente uma das últimas preocupações que tem em mente, quer seja um projetista de circuitos ou um engenheiro que está a iniciar a sua profissão. Quando se entra num processo de conceção com todo o efeito e entusiasmo, já vi designers experientes acabarem por esquecer completamente alguns dos elementos cruciais do empilhamento de placas. Isto já me aconteceu em mais do que uma ocasião. Coisas simples como Espessura do cobre PCBA e a largura da placa podem ser facilmente postos de lado, mas é preciso pensar nestes dois pontos para várias aplicações, uma vez que nem todas as placas serão fabricadas numa PCBA universal de 1,57 mm e 2 camadas. Apesar de estes dois pontos poderem ser relegados para segundo plano, continua a ser necessário conhecê-los.

Ao construir o seu empilhamento, é essencial considerar a espessura geral da placa, as espessuras de isolamento do seu PCBA e a espessura do cobre. Uma vez que a espessura do cobre pode aumentar a espessura total da camada mais externa, para além da máscara de solda, este não é um ponto que deva ser ignorado como não importante. Quando é que é uma boa ideia usar cobre mais espesso do que apenas o desvio padrão que o fabricante estabeleceu? Se o seu modelo se desviar dos valores médios apresentados em muitos layouts, existem circunstâncias específicas e Camada PCB regras que deve ter em conta antes de o fazer.

O núcleo PCBA

A substância isolante que separa as duas camadas de cobre mais profundas cria a base do PCBA. Trata-se de uma substância isolante que também é designada por base. O chão é um revestimento de cobre que constitui a maior parte da largura de um remendo quadrado ou de uma placa de várias camadas. O fabricante, por si só, não altera a espessura do núcleo.

Camada interna no PCBA

É necessário mais material dielétrico dentro desta camada interior para sustentar diferentes camadas com cobre ao longo de ambos os lados do núcleo. A espessura entre estas camadas internas é ajustada para produzir a espessura final desejada da placa.

Camadas de cobre em PCBA

A espessura total da placa é também determinada pelo número de camadas de cobre, pelo seu volume ou pela sua largura. Esta largura é também afetada por qualquer revestimento numa camada de cobre.

Camadas de pré-impregnado em PCBA

Alguns PCBAs necessitam de utilizar dois ou vários núcleos divididos por camadas de pré-impregnado. É necessário melhorar a rigidez do PCBA, mas também aumentar a largura da placa.

Introdução da espessura do cobre PCBA

A importância da espessura do cobre do PCBA:

A necessidade de PCBA rígido de uma espessura específica está a crescer nas indústrias. Espessuras padronizadas facilitam a criação de sistemas e permitem que a maioria das linhas de produção faça bom uso de PCBs rígidos, o que resulta em economia de custos. O negócio de PCB rígidas produz painéis com espessuras que estão em conformidade com os padrões da indústria de 0,0079 polegadas, 0,020 polegadas, 0,016 polegadas, 0,093 polegadas e 0,125 polegadas. As espessuras padrão disponíveis variam de 0,3 a 0,8 milímetros, com incrementos de 0,1 milímetros, e depois vão até 1,0, 1,2, 1,6, 2,0, 2,4 e 3,3 milímetros. Infelizmente, os projectistas de PCBA recorrem por vezes à criação de placas com espessuras fora da norma da indústria para satisfazer necessidades operacionais.

A instalação de uma placa de circuito impresso também pode afetar a espessura do painel. Ao determinar a espessura dos seus PCBAs, os projectistas têm em conta vários aspectos. Seguem-se algumas considerações fundamentais:

A flexibilidade é um fator essencial.
Capacidade de cuidar Atual
Materiais que são utilizados.
Contagem de camadas.
Intactude dos sinais.
A utilização de uma conduta.
As condições em que as operações são efectuadas.
Métodos de produção mecânica.

Comparação entre a espessura padrão e a espessura elevada do cobre:

A espessura do cobre PCBA é de 1 oz. Indica que uma onça de cobre por volume é distribuída uniformemente e achatada numa área de um pé quadrado. A espessura final do cobre foi de 1,37 milésimos de polegada, ou seja, 1,37 milímetros, para lhe dar a sua medida mais habitual. Os fabricantes normalmente fabricam PCBAs utilizando uma camada de cobre com uma espessura de 1 onça. Por defeito, o fabricante deve assumir e cotar apenas uma espessura de 1 onça de cobre, exceto se o cliente especificar vários tamanhos.

Uma espessura de cobre de 1 onça será suficiente para a maioria das aplicações. Como o fabrico de cobre mais espesso demora mais tempo e é mais difícil, o custo de produção do PCBA e a complexidade do processo aumentaram a espessura do cobre. Em vez disso, os projectistas optam frequentemente por aumentar a espessura da pista de cobre apenas no PCBA para o tornar capaz de transportar uma corrente mais significativa:

Peso do cobre	Espessura do cobre	Registar a largura (mils)
1 oz/pés quadrados	1,37 mils	62.5	125	250	250	1000	2000	4000	8000
Corrente a 20 C (A)		4.6	7.6	12.5	20.7	34.2	56.6	93.6	154.7

Como especificar e selecionar a espessura do cobre do PCBA:

Os fabricantes e designers de placas de circuitos podem escolher entre vários materiais dieléctricos, incluindo o FR4 comum (grau de funcionamento de 130 °C) e a poliimida ridiculamente elevada (a temperatura de 250 °C). Se o seu projeto estiver exposto a ambientes agressivos ou a calor extremo, considere a adoção de materiais muito mais exóticos; mas será que o traçado do circuito e os cabos de ligação soldados conseguem sobreviver às condições adversas?

Foi desenvolvida uma técnica de ensaio principalmente para o sector das placas impressas para verificar a resistência térmica da placa de circuito final. São geradas tensões térmicas ao longo de fabrico de PCB, Montagem de PCBO ensaio de fluxo de calor (TCT) é um teste de resistência crescente de um circuito quando este passa por um processo de aquecimento e arrefecimento por vento de 25 °C a 260 °C. O ensaio de fluxo de calor (TCT) procura uma resistência crescente de um circuito quando este é submetido a um aquecimento e arrefecimento por vento de 25 °C a 260 °C.

Qualquer aumento da resistência indica uma quebra na estabilidade eléctrica devido a fracturas, como nos circuitos de cobre. A disposição convencional de um cupão para este ensaio utiliza uma cadeia de 32 furos passantes de revestimento, considerados como o ponto mais fraco dentro de uma camada quando exposta a tensão térmica.

Os dados TCT demonstram que a taxa de falha pode tornar-se inaceitável, independentemente do material. 32% do total dos circuitos quebram após oito ciclos térmicos em sistemas convencionais FR4 PCBA com 0,8 a 1,2 mils de cobre p(um aumento de resistência de 20% é considerado uma falha. Os painéis fabricados com materiais exóticos reduzem significativamente a taxa de falha (3% após oito ciclos de Cyanate Ester). No entanto, são dispendiosos (cinco a dez vezes o custo do material) e de produção complexa. Um conjunto tecnológico típico de montagem em superfície é submetido a um mínimo de 4 ciclos térmicos antes do envio e pode sofrer mais dois ciclos térmicos por reparação de componentes.

Espessura do cobre do PCBA e custos de fabrico da placa

No fabrico de placas de circuito impresso (PCB), uma onça é a espessura típica da camada de cobre. Na maioria dos casos, as onças são utilizadas quando se fala da espessura do cobre. Qual é a correlação entre a espessura, o peso e o custo do cobre? Quando uma determinada quantidade de cobre dobrado é utilizada para cobrir uma área de um pé quadrado, esta é referida como a espessura do seu cobre. Assim, a espessura total do cobre que resulta do enrolamento de uma onça de cobre e da cobertura de um pé quadrado seria de apenas 1,37 mils, o que equivale a 0,0348 milímetros.

A espessura das linhas de cobre de uma placa de circuito impresso e, por extensão, o cobre determina a quantidade de corrente que pode transportar.

O cobre deve ter uma espessura determinada principalmente pela largura de traço necessária para as placas de corrente de arranque. Além disso, o requisito de compatibilidade do elemento, o peso do seu PCBA e o tipo de ligações a integrar na placa foram todos aspectos críticos a considerar.

Na produção de PCBA são normalmente utilizadas camadas de cobre com espessuras que variam entre uma onça e três onças. O cobre pesado é definido como tendo um peso superior a 4 onças e é utilizado para os seguintes fins:

capaz de transportar uma corrente mais elevada
A resistência melhorada ao stress térmico e a gestão térmica melhorada também estão incluídas.
Maior capacidade de dissipação de calor
Maior resistência mecânica, tornando-o adequado para utilização em ligações grandes e pesadas, bem como através dos componentes
Power conversion and PCB transformers that are planar

Nas placas de circuito impresso (PCB), as camadas são por vezes criadas com diferentes camadas de cobre. Por exemplo, as suas camadas interiores contêm uma onça de cobre, enquanto as suas camadas exteriores contêm quatro onças de cobre. Uma placa de circuito impresso (PCB) produz calor enquanto está a funcionar, o que pode fazer com que a placa se deforme, dobre ou torça. Para reduzir o impacto deste problema, a camada deve empregar cobre do mesmo peso nas camadas que estão próximas umas das outras. Por exemplo, os grupos de camadas divergentes numa placa com oito camadas podem ter o seguinte aspeto: 1 e 8, 2 e 7, 3 e 6, 4 e 5, etc. Assim, a camada 1 e a camada 8 devem conter a mesma quantidade de cobre, a camada 2 e a camada 7, e assim por diante.

Custo:

Deve estar ciente de que haverá um efeito tanto no custo como no tempo de produção se o design do PCBA exigir cobre pesado. Naturalmente, o cobre com um calibre mais grosso custará muito mais do que um calibre convencional. Além disso, a produção de cobre mais pesado envolve tempo e dinheiro adicionais, resultando num preço de produção mais elevado.

O custo aumenta devido aos seguintes factores:

Escolha do material em PCBA

O custo de uma placa de circuitos deve necessariamente ser afetado pelos componentes que a constituem. A substância FR4 utilizada para revestir as placas de circuitos impressos (PCB) normais é igualmente inadequada para produzir painéis de placas para aplicações de maior dimensão, como as típicas dos sectores aeronáutico e petrolífero.

Tamanho do PCBA

As dimensões de uma placa de circuito impresso e a utilização do seu painel parecem ser duas das variáveis de preços mais significativas. O número de circuitos previstos para o dispositivo equivalente determinará normalmente a dimensão de uma placa.

Uma placa de circuito impresso num dispositivo tão pequeno como um smartwatch pode necessitar de menos peças e, consequentemente, é menos dispendiosa de criar do que uma placa de circuito impresso num computador portátil ou num computador. Do mesmo modo, a placa de circuito impresso de uma peça importante de equipamento de fabrico será maior do que a maioria das placas electrónicas domésticas.

Camadas em PCBA

De um modo geral, os aumentos de preços podem ser divididos em camadas como se segue:

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

Quando uma segunda camada é colocada num painel, ocorrem alguns dos aumentos substanciais mais significativos nos custos de produção. Dois painéis extra aumentarão o preço em pelo menos 1/3 do preço anterior. Quando um projeto ultrapassa o limite da 8ª camada, os aumentos de custos tornam-se menos graves.

Número de furos no PCBA

Os diâmetros desses orifícios no interior de um esquema são as variáveis de preço mais importantes neste domínio. Se os furos forem extremamente finos, serão necessárias ferramentas especiais para os criar. Por exemplo, um orifício do tamanho de um fio de cabelo será mais difícil de construir do que um ponto com a dimensão de um orifício de parafuso convencional. Estes espaços vazios requerem um esforço adicional e um conjunto de competências específicas para serem preenchidos.

O número de orifícios incluídos num determinado layout pode afetar o preço de fabrico da placa se os espaços permanecerem de tamanho consistente ou minúsculo. Devido à mão de obra adicional necessária, o custo de uma placa com centenas de orifícios aumentaria.

A espessura do material e o número de camadas dentro do layout da PCB são mais dois parâmetros relacionados com os furos que podem afetar o custo de fabrico da PCB. Devido à espessura de uma placa de circuito impresso com dez ou mais camadas, a perfuração demorará mais tempo. O preço será afetado se a substância for sólida e difícil de perfurar.

Conclusão:

O cobre é essencial para a espessura total da sua PCBA e desempenha um papel importante na mesma. Na maioria dos casos, a espessura do cobre é determinada pela quantidade de corrente que passa pelo PCBA. As camadas de cobre têm normalmente uma espessura entre 1,4 e 2,8 milímetros para as camadas interiores e entre 2 e 3 onças para as camadas exteriores. A consistência desejada pode ser alcançada ajustando a definição de corrente. Tenha em atenção que um aumento do cobre resultará num preço mais elevado e em dificuldades de processamento.

Através da utilização de uma calculadora de largura de pista, é possível determinar a espessura da placa de circuito impresso. Introduza todos os requisitos na calculadora, que lhe fornecerá a espessura uniforme necessária. É necessário ter em conta aspectos como a espessura da máscara de solda e do pré-impregnado. Para garantir a precisão das suas medições, pode efetuar cálculos até um décimo de milímetro.

Ao escolher a espessura da tábua, tenha em conta que uma tábua grossa tem menos hipóteses de se partir do que uma tábua mais fina. Se a tarefa exigir uma placa estreita, é preferível utilizar uma placa espessa; caso contrário, o oposto é verdadeiro. Ao determinar a espessura dos PCBAs.