Рекомендации по толщине меди в печатных платах

Укладка печатных плат, скорее всего, будет одной из последних забот в Вашей голове, независимо от того, являетесь ли Вы разработчиком схем или инженером, только начинающим свой профессиональный путь. Когда Вы с полной отдачей и воодушевлением погружаетесь в процесс проектирования, я видел, как опытные дизайнеры в конце концов совершенно забывают о некоторых важнейших элементах разводки платы. Такое случалось со мной не раз. Такие простые вещи, как Толщина меди PCBA и ширину платы можно легко отодвинуть на второй план, но Вам придется подумать об этих двух пунктах для нескольких приложений, поскольку не каждая плата будет изготовлена на универсальном двухслойном PCBA 1,57 мм. Хотя эти 2 пункта можно отодвинуть на задний план, Вам все равно нужно о них знать.

При составлении схемы необходимо учитывать общую толщину платы, толщину изоляции Вашего PCBA и толщину меди. Поскольку толщина меди может увеличить общую толщину внешнего слоя в дополнение к паяльной маске, этот момент не следует игнорировать как несущественный. Когда целесообразно использовать медь, толщина которой превышает стандартное отклонение, установленное Вашим производителем? Если Ваша модель отклоняется от средних значений, приведенных во многих макетах, существуют определенные обстоятельства и Слой печатной платы Правила, которые Вы должны учитывать перед этим.

  • Ядро PCBA

Изолирующее вещество, разделяющее два самых глубоких медных слоя, образует основу PCBA. Это изолирующее вещество также называют основанием. Основа - это медная обмотка, которая занимает большую часть ширины такого квадратного патча или многослойной платы. Сам по себе изготовитель не меняет толщину основания.

  • Внутренний слой на PCBA

Внутри этого внутреннего слоя требуется больше диэлектрического материала, чтобы выдержать различные слои с медью по обеим сторонам сердечника. Толщина этих внутренних слоев регулируется, чтобы получить желаемую конечную толщину платы.

  • Слои меди в PCBA

Общая толщина платы также определяется количеством медных слоев, их объемом или шириной. На эту ширину также влияет любое покрытие на медном слое.

  • Слои препрега в PCBA

В некоторых PCBA необходимо использовать два или несколько сердечников, разделенных слоями препрега. Это необходимо для повышения жесткости PCBA, но при этом увеличивается ширина платы.

Таблица толщины меди на печатной плате

Введение толщины меди для PCBA

Важность толщины меди для PCBA:

Необходимость в Жесткий PCBA определенной толщины растет в промышленности. Стандартизированные толщины упрощают создание систем и позволяют большинству производственных линий эффективно использовать жесткие печатные платы, что приводит к экономии средств. Компания Rigid PCB производит панели толщиной, соответствующей промышленным стандартам 0,0079 дюйма, 0,020 дюйма, 0,016 дюйма, 0,093 дюйма и 0,125 дюйма. Доступные стандартные толщины варьируются от 0,3 до 0,8 миллиметра, с шагом в 0,1 миллиметра, затем поднимаются до 1,0, 1,2, 1,6, 2,0, 2,4 и 3,3 миллиметра. К сожалению, разработчики PCBA иногда прибегают к созданию плат с толщиной, выходящей за рамки отраслевой нормы, чтобы удовлетворить производственные потребности.

Установка печатной платы также может повлиять на толщину панели. При определении толщины своих PCBA дизайнеры учитывают несколько моментов. Ниже приведены некоторые ключевые соображения:

  • Гибкость - важный фактор.
  • Способность к текущей заботе
  • Используемые материалы.
  • Количество слоев.
  • Неповрежденность сигналов.
  • Использование водовода.
  • Условия, в которых происходят операции.
  • Механические методы производства.

Сравнение стандартной и повышенной толщины меди:

Толщина меди для PCBA составляет 1 унцию. Это означает, что одна унция меди по объему равномерно распределена и разровнена по площади, равной одному квадратному футу. Окончательная толщина меди составила 1,37 тысячных долей дюйма, то есть 1,37 миллиметра, чтобы дать ей более привычное измерение. Производители обычно изготавливают PCBA, используя слой меди толщиной 1 унция. Производитель должен по умолчанию предполагать и предлагать толщину меди в 1 унцию, за исключением случаев, когда клиент указывает различные размеры.

Толщина меди в 1 унцию будет достаточной для большинства приложений. Поскольку производство более толстой меди занимает больше времени и является более сложной задачей, стоимость производства PCBA и сложность процесса увеличивают толщину меди. Вместо этого разработчики часто предпочитают увеличить толщину медной дорожки только на PCBA, чтобы она могла пропускать более значительный ток:

Вес меди

Толщина меди

                                                      Отслеживайте ширину (милс)

 1 унция/кв. фут

1.37 мил.

62.5

125

250

250

1000

2000

4000

8000

Ток при 20 C (A)

4.6

7.6

12.5

20.7

34.2

56.6

93.6

154.7

Как определить и выбрать толщину меди для PCBA:

Производители и дизайнеры печатных плат могут выбирать из нескольких диэлектрических материалов, включая обычный FR4 (рабочая температура 130 °C) и смехотворно высокий полиимид (температура 250 °C). Если Ваш проект будет подвергаться воздействию суровых условий или экстремальной жары, рассмотрите возможность использования гораздо более экзотических материалов; но смогут ли трассировка схемы и спаянные коммутационные кабели выжить в суровых условиях?

В основном для сектора печатных плат была разработана методика испытаний для проверки теплостойкости конечной печатной платы. Тепловые напряжения генерируются на протяжении Производство печатных платСборка печатной платы, и ремонтные работы, где изменения в коэффициенте расширения (CTE) или ламинировании меди и ЛКП дают импульс к развитию и распространению трещин, что в конечном итоге приводит к разрушению схемы. Испытание тепловым потоком (TCT) позволяет обнаружить рост сопротивления схемы при нагреве и охлаждении от 25 °C до 260 °C.

Любое увеличение сопротивления указывает на нарушение электрической стабильности из-за трещин, как в медных цепях. Обычная схема купона для этого теста включает в себя цепочку из 32 сквозных отверстий, которые считаются самым слабым местом в цепи, подвергающейся тепловой деформации.

Данные TCT показывают, что частота отказов может стать неприемлемой, независимо от материала. 32 процента всех цепей ломаются после восьми термических циклов на обычных FR4 PCBA При увеличении сопротивления на 0,8-1,2 мил меди на 20% считается, что панель вышла из строя. Панели, изготовленные из экзотических материалов, значительно снижают процент отказов (3% после восьми циклов цианатного эфира). Тем не менее, они дорогостоящие (в пять-десять раз дороже материала) и сложные в производстве. Типичная технологическая сборка с поверхностным монтажом проходит минимум 4 термических цикла перед отправкой и может пройти еще два термических цикла при ремонте компонентов.

Толщина меди PCBA и затраты на производство плат

При производстве печатных плат (ПП) одна унция - это типичная толщина медного слоя. В большинстве случаев при обсуждении толщины меди используются унции. Как соотносятся толщина меди, вес и стоимость? Когда определенное количество сложенной меди используется для покрытия площади в один квадратный фут, это называется толщиной меди. Таким образом, общая толщина меди, полученной в результате раскатывания одной унции меди и покрытия одного квадратного фута, составит всего 1,37 мил, что равняется 0,0348 миллиметра.

Толщина медных линий печатной платы и, соответственно, меди определяет величину тока, который она может пропускать.

Толщина меди должна в основном определяться необходимой шириной трассы для плат с пусковыми токами. Кроме того, необходимо учитывать требования к совместимости элементов, вес PCBA и тип соединений, которые должны быть интегрированы в плату.

При производстве PCBA обычно используются медные слои толщиной от одной унции до трех унций. Тяжелая медь определяется как медь весом более 4 унций и используется для следующих целей:

  • Способный выдерживать больший ток
  • Повышенная устойчивость к тепловым нагрузкам и улучшенная терморегуляция также входят в комплект.
  • Улучшенная способность рассеивать тепло
  • Повышенная механическая прочность, что позволяет использовать его в больших и тяжелых соединениях, а также через детали
  • Преобразование энергии и Трансформаторы для печатных плат которые являются плоскими
 

На печатных платах (ПП) слои иногда создаются с разным содержанием меди. Например, внутренние слои содержат одну унцию меди, а внешние - четыре унции меди. Во время работы печатная плата (ПП) выделяет тепло, что может привести к ее деформации, изгибу или скручиванию. Чтобы уменьшить влияние этой проблемы, в слоях, расположенных рядом друг с другом, должна использоваться медь одинакового веса. Например, расходящиеся группы слоев на плате с восемью слоями могут выглядеть следующим образом: 1 и 8, 2 и 7, 3 и 6, 4 и 5 и т.д. Поэтому слой 1 и слой 8 должны содержать одинаковое количество меди, слой 2 и слой 7 и так далее.

Стоимость:

Вы должны знать, что это повлияет как на стоимость, так и на время производства, если конструкция PCBA требует использования толстой меди. Конечно, медь с большей толщиной будет стоить намного дороже, чем обычная медь. Кроме того, производство более толстой меди требует дополнительных затрат времени и денег, что приводит к повышению цены производства.

Стоимость увеличивается из-за следующих факторов:

  • Выбор материала для PCBA

На стоимость печатной платы обязательно влияют компоненты, из которых она изготовлена. Материал FR4, используемый для наложения стандартных печатных плат (ПП), также недостаточен для производства панелей плат для более широкого применения, например, типичных для авиационной и нефтяной промышленности.

  • Размер PCBA

Размеры печатной платы и использование ее панели - две наиболее значимые переменные цены. Количество схем, предполагаемых для эквивалентного устройства, обычно определяет размер платы.

Печатная плата в таком крошечном устройстве, как смарт-часы, может потребовать меньше деталей и, как следствие, будет стоить дешевле, чем печатная плата в ноутбуке или компьютере. Аналогично, печатная плата внутри важного производственного оборудования будет больше, чем большинство плат бытовой электроники.

  • Слои в PCBA

В целом, рост цен можно разделить на следующие уровни: 

  • 1-2Л: 35 - 401ТП3Т
  • 2- 4Л: 35 - 40%
  • 4- 6L: 30 - 40%
  • 6- 8L: 30 - 35%
  • 8- 10L: 20 - 30%
  • 10- 12L: 20 - 30%
 

Когда на плиту наносится второй слой, происходит несколько наиболее значительных существенных увеличений стоимости производства. Дополнительные две панели увеличат цену как минимум на 1/3 от предыдущей цены. Когда дизайн переходит порог 8-го слоя, увеличение стоимости становится менее значительным.

  • Количество отверстий в PCBA

Диаметры таких отверстий внутри макета - самые важные переменные ценообразования в этой области. Если отверстия очень тонкие, для их создания потребуются специальные инструменты. Например, отверстие размером с волосок будет сложнее создать, чем даже место размером с обычное отверстие для шурупа. Для заполнения таких пустот требуются дополнительные усилия и особый набор навыков.

Количество отверстий, предусмотренных в данной схеме, может повлиять на стоимость изготовления платы, если зазоры остаются одинаковыми по размеру или крошечными. Из-за дополнительных трудозатрат стоимость платы с сотнями отверстий будет выше.

Толщина материала и количество слоев в макете печатной платы - еще два параметра, связанных с отверстиями, которые могут повлиять на стоимость изготовления печатной платы. Из-за толщины печатной платы с десятью или даже более слоями сверление отверстий займет больше времени. На цену повлияет, если материал твердый и его трудно сверлить.

Заключение:

Медь имеет большое значение для общей толщины PCBA и играет в ней определенную роль. В большинстве случаев толщина меди определяется количеством тока, проходящего через PCBA. Толщина медных слоев обычно составляет от 1,4 до 2,8 миллиметров для внутренних слоев и от 2 до 3 унций для внешних слоев. Желаемой консистенции можно добиться, отрегулировав значение тока. Имейте в виду, что увеличение количества меди приведет к повышению цен и затруднению обработки.

С помощью калькулятора ширины дорожки можно определить толщину печатной платы. Введите все требования в калькулятор, и Вы получите необходимую равномерную толщину. Необходимо учитывать такие вещи, как толщина паяльной маски и препрега. Чтобы гарантировать точность измерений, Вы можете производить расчеты с точностью до одной десятой миллиметра.

Выбирая толщину доски, имейте в виду, что у толстой доски меньше шансов сломаться, чем у более тонкой. Если задача требует узкой платы, предпочтительнее использовать толстую; в противном случае верно обратное. При определении толщины PCBA.