¿Diseñando PCB? Esa capa de cobre esconde sorpresas. Olvídate de conjeturas o errores costosos.
1 oz de cobre[^1] tiene exactamente 1,37 milésimas de pulgada (0,00137 pulgadas) o 35 µm de espesor. Este estándar se forma cuando 1 onza de cobre se distribuye uniformemente sobre 1 pie cuadrado de placa. Equilibra el costo y la conductividad en la electrónica de uso diario.
¿Te preguntas cómo afecta el peso del cobre a tu diseño? He visto placas que fallan por simples elecciones de cobre. Quédate con nosotros mientras exploramos reglas prácticas de espesor.
¿Cuál es el grosor estándar del cobre?
El cobre fino causa roturas en las pistas. Un grosor demasiado grueso es un gasto innecesario. ¿Cuál es el punto óptimo?
1 oz de cobre (1,37 mils/35 µm) es el valor predeterminado universal. Admite de 1 a 3 A por milímetro de pista. Las opciones más ligeras de 0,5 oz son adecuadas para dispositivos de bajo consumo. Las opciones más pesadas de 2 a 3 oz son ideales para sistemas de alimentación y zonas de alta temperatura.
Adaptar el peso del cobre a las necesidades reales
Elegir el cobre no es cuestión de extremos. El coste se dispara con capas más gruesas y el grabado se vuelve complicado. ¿Para placas digitales generales por debajo de 100 MHz? Mejor 1 oz. Una vez diseñé un módulo Bluetooth con 2 oz de cobre en exceso; los costes de fabricación se duplicaron sin ningún beneficio.
Factores críticos que influyen en la elección del cobre:
| Aplicación | Cobre recomendado | ¿Por qué? |
|---|---|---|
| Electrónica de consumo | 13,7 - 28,7 g | Rentabilidad, conductividad adecuada |
| Fuentes de alimentación | 56,3 - 86,3 g | Soporta altas corrientes, reduce el calentamiento |
| Circuitos de RF/microondas | 13,7 g | Grabado de precisión para trazas finas |
| Automotriz/Aeroespacial | Mínimo 56,3 g | Estabilidad a temperaturas extremas y resistencia a vibraciones |
| Prototipos | 28,7 g | Equilibra el coste, la disponibilidad y la flexibilidad de las pruebas |
¿Ha notado el estrés ambiental[^2]? Las placas de los aviones necesitan cobre resistente. ¿Pero esa estación meteorológica en su porche? El cobre estándar de 28,7 g es suficiente. Un cobre más grueso también aumenta el peso de la placa, lo cual es crucial para los satélites.
¿Cómo afecta el espesor del cobre de las PCB a la fabricación?
Ignorar las especificaciones del cobre puede provocar desastres en la producción. ¿Por qué el grosor de 1 oz predomina en las fábricas?
Un cobre más grueso complica el grabado y aumenta los costos. Cada aumento de 1 oz requiere un 30 % más de tiempo de grabado y un control de proceso más estricto. El grosor estándar de 1 oz funciona en cualquier fábrica. Las desviaciones causan retrasos y caídas de la producción.
El efecto dominó en la fabricación
El espesor del cobre afecta cada paso de la fabricación. Imagine grabar 3 oz de cobre: es como tallar piedra en lugar de cortar papel. Los baños químicos requieren recalibración. Recuerdo a un cliente que insistía en 4 oz por "durabilidad"; el costo de su prototipo se triplicó.
Así es como el espesor modifica la producción:
| Espesor | Tiempo de grabado | Tolerancia | Multiplicador de costos | Impacto en el Rendimiento |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 oz | Estándar | ±0.2 mm | 0.9x | Mínimo |
| 1 oz (Estándar) | Línea Base | ±0.3 mm | 1.0x | Óptimo |
| 2 oz | +40% | ±0.5 mm | 1.8x | Moderado |
| 3 oz+ | +70-100% | ±0.8 mm | 3.0x+ | Significativo |
Un cobre más delgado permite trazas más finas: 0.5 oz logra líneas de 3 milésimas de pulgada, frente al mínimo de 5 milésimas de pulgada de 1 oz. Sin embargo, los ingenieros eléctricos suelen preferir la capacidad de corriente[^3] del cobre más grueso. Es una compensación tangible.
¿Cuándo usar una PCB de cobre de 2 oz?
El cobre fino se funde bajo tensión. ¿Cuándo es mejor usar uno más grueso?
Cambia a cobre de 2 oz (2,74 mils/70 µm) donde la corriente de traza supere los 3 A. Esto evita el sobrecalentamiento en fuentes de alimentación[^4], controladores de motores y matrices de LED. El doble de grosor soporta mucho mejor el calor y las vibraciones.
Identificando los puntos óptimos de aplicación de 2 oz
No apliques cobre grueso en exceso. Transforma las placas como se abultan las fibras musculares. ¿En las unidades de alimentación de servidor que diseño? 56 g soportan sobretensiones de 100 A. ¿El cargador de tu reloj inteligente? Limítate a 28 g.
Señales claras que requieren 56 g:
- Puntos calientes térmicos: Los componentes que disipan el calor necesitan placas de cobre gruesas.
- Puntos de conexión: La conexión repetida tensiona las pistas de cobre delgadas.
- Señales de alta amplitud: Los MOSFET de potencia/transmisores de RF requieren placas estables.
- Pistas anchas: Cualquier grosor superior a 12 mm se beneficia del soporte de peso.
- Ambientes hostiles: Los ciclos de -40 °C a 150 °C fatigan el cobre delgado.
Calcula tus necesidades: Una pista de 20 mm y 28 g soporta un máximo de 8,5 A antes de picos de calor. Amplíala a 56 g y soporta 15 A. ¿El ESC de ese dron? Precisamente por eso especifico 56 g: las sobrecargas repentinas del motor queman las placas más delgadas.
¿Cuándo no es siempre la solución aumentar el grosor del cobre de la PCB?
Un mayor grosor da la sensación de seguridad. Pero, ¿por qué los diseñadores experimentados se resisten a apilar cobre?
El cobre grueso altera el control de impedancia [https://www.ipc.org/system/files/technical_resource/E6%26S21_04.pdf)[^5] y la integridad de la señal [https://www.ipc.org/system/files/technical_resource/E18%26S25-3.pdf)[^6]. Las pistas de alta frecuencia superiores a 100 MHz se vuelven inestables en placas de más de 56 g. Cada gramo añadido aumenta los costes de fabricación entre un 25 % y un 40 % y limita la precisión de las pistas.
Las desventajas ocultas del cobre adicional
Aprendí esto depurando un módulo Wi-Fi de 5 GHz. 2 oz de cobre causaban deriva de impedancia: una pesadilla para las señales de milivatios. Más allá del costo, la física juega en tu contra.
Limitaciones clave:
| Área problemática | 1 oz de cobre | 2 oz de cobre | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Ancho mínimo de pista | 5 mil (0,13 mm) | 8 mil (0,20 mm) | Bloquea circuitos densos |
| Tolerancia de grabado | ±15 % | ±25 % | Crea desajustes de impedancia |
| Pérdida de señal (10 GHz) | 1 dB/cm | 1,8 dB/cm | Afecta el rendimiento de alta frecuencia |
| Costo del material | $ | $$$ | Afecta directamente los presupuestos de producción |
| Rotura de broca | Raro | Común > agujeros de 0,3 mm | Aumenta los defectos de la placa |
La diferencia en la pérdida de señal me impactó. ¿A frecuencias de radar de 24 GHz? 1 oz proporciona señales utilizables; 2 oz reducen drásticamente la velocidad de datos. Además, recuerde: un cobre más grueso implica capas de preimpregnado más gruesas durante la laminación, un factor olvidado que afecta las constantes dieléctricas.
Conclusión
El grosor del cobre de una PCB equilibra las necesidades eléctricas con las realidades físicas. El grosor estándar de 1 oz (35 µm) es suficiente para el 80 % de los diseños. Use 2 oz solo cuando el calor o la corriente lo exijan; las altas frecuencias requieren cobre de baja densidad.
[^1]: Comprender la función del cobre de 1 oz puede ayudarle a optimizar sus diseños de PCB en cuanto a coste y rendimiento.
[^2]: Comprender el estrés ambiental puede ayudarle a tomar decisiones informadas sobre el grosor del cobre en sus diseños.
[^3]: Explore cómo el grosor del cobre influye directamente en la capacidad de corriente de sus diseños de PCB.
[^4]: Aprenda sobre las necesidades específicas de cobre de las fuentes de alimentación para garantizar un rendimiento eficiente.
[^5]: Explore la función crucial del control de impedancia para garantizar la integridad de la señal en sus diseños. [^6]: Conozca los distintos factores que pueden afectar la integridad de la señal y cómo mitigar los problemas.
