Elegir un grosor de cobre incorrecto arruina las placas. Su dispositivo se sobrecalienta o falla. Evite prototipos desperdiciados comprendiendo los factores clave de antemano. Ahorre tiempo y dinero ahora.
Seleccione el grosor de cobre de la PCB evaluando la carga de corriente, las necesidades de impedancia, las demandas térmicas y el costo. El cobre más grueso maneja altas corrientes, pero complica el control de impedancia. Las capas más delgadas reducen el costo y son adecuadas para señales de alta frecuencia.
La elección del cobre determina el futuro de su PCB. Analicemos las tres preguntas críticas que todo diseñador se plantea. Esto le guiará en su decisión paso a paso.
Elección del grosor de cobre de la PCB: ¿Cuándo es mejor elegir entre fino, grueso o mixto?
¿Alguna vez se le quemó una pista? Un grosor de cobre incorrecto provoca sobrecalentamiento. Elija con inteligencia para garantizar la fiabilidad y el rendimiento. Evite fallos instantáneos.
El cobre fino (≤1 oz) es ideal para diseños que priorizan la integridad de la señal. El cobre grueso (≥3 oz) alimenta placas de alta corriente. Las capas mixtas optimizan la relación calidad-precio en proyectos complejos.
Adaptación del peso del cobre a las necesidades de diseño
Considere estos requisitos fundamentales:
| Aplicación | Cobre recomendado | Ventaja clave |
|---|---|---|
| Señales de alta frecuencia | 0,5-1 oz | Menor inductancia |
| Fuentes de alimentación | 2-6 oz | Capacidad de corriente |
| Sensible al coste | 1-2 oz | Ahorro en fabricación |
El ancho de la pista influye en el manejo de la corriente. Un cobre de doble espesor cuadruplica la capacidad de corriente. El alivio térmico también es importante. El material de PCB con revestimiento de cobre más grueso dispersa el calor de los componentes. Las combinaciones de capas ahorran dinero. Coloque cobre grueso solo en las capas de potencia. Use cobre estándar de 1oz para las capas de señal. Este sistema de placa PCB revestida de cobre mantiene el control de la impedancia a la vez que gestiona alta corriente. Los diseños híbridos aprovechan selectivamente las ventajas de las PCB de cobre grueso.
Para los controladores LED, combino capas internas de 2oz con cobre exterior de 1oz. Esto equilibra el coste y la disipación de calor en los diseños de PCB con núcleo de cobre.
¿Cuánta corriente puede soportar la pista de cobre de su PCB?
¿La pista emite humo bajo carga? El cobre de menor tamaño provoca fusiones. Evite riesgos de incendio mediante cálculos precisos. Conozca sus límites.
Use tablas IPC-2152 o calculadoras en línea. Una pista de 2oz de 10 mm de ancho gestiona ~15 A con un aumento de temperatura de 20 °C. Una PCB de cobre más gruesa aumenta drásticamente la capacidad sin ensanchar las pistas.
Cálculo de los límites de corriente seguros
Los parámetros clave definen la capacidad de su traza:
| Factor | Efecto en la corriente nominal |
|---|---|
| Grosor del cobre ↑ | Aumenta la capacidad |
| Ancho de la traza ↑ | Aumenta la capacidad |
| Temperatura ambiente ↑ | Disminuye la capacidad |
| Cobre circundante | Mejora la disipación del calor |
Las trazas de cobre gruesas en la PCB requieren ajustes de espaciado. El cobre pesado necesita mayor espacio entre trazas. El flujo de aire también afecta la refrigeración. Los dispositivos cerrados necesitan una reducción de potencia del 15-20 %.
El grosor del cobre en la PCB afecta la caída de tensión. Para la distribución de energía, el cobre de 3 oz reduce la caída de tensión en un 30 % en comparación con 1 oz. Una PCB de cobre grueso previene caídas de tensión en zonas de alta corriente. Pruebe prototipos con un margen del 20 % por encima de la carga máxima esperada. El cobre expuesto en las superficies de la PCB facilita la refrigeración, pero requiere diques de máscara de soldadura.
En los controladores de motor, especifico cobre de 113 g (4 oz) para rutas de más de 25 A. Esto evita fallos de cobre expuesto en la PCB durante las sobretensiones de arranque.
Grosor del cobre de la PCB: Cómo afecta al control de impedancia y a la integridad de la señal
¿Las distorsiones de la señal arruinan los datos? El grosor del cobre modifica la impedancia. Mantenga señales limpias en diseños de alta velocidad. Supere la pérdida de señal.
Un cobre más fino mejora el rendimiento de alta frecuencia. El cobre de 28 g (1 oz) reduce la inductancia en comparación con alternativas más gruesas. Las tolerancias de impedancia se ajustan por debajo de ±5 Ω con procesos controlados de PCB de cobre.
Equilibrio entre el grosor y el rendimiento de la señal
La integridad de la señal depende de tres factores relacionados con el cobre:
| Parámetro | Cobre fino (0,5-1 oz) | Cobre grueso (≥2 oz) |
|---|---|---|
| Pérdida por efecto pelicular | Menor | Mayor |
| Precisión de impedancia | Mayor control | Desafiante |
| Riesgo de diafonía | Menor con pistas delgadas | Aumenta con el ancho |
Los diseños de RF requieren ≤1 oz de cobre. Las capas más gruesas aumentan la capacitancia entre pistas adyacentes. Las placas de microondas suelen utilizar PCB de cobre de 0,5 oz para minimizar las pérdidas. Los materiales de PCB de cobre grueso solo son adecuados para los planos de potencia.
Los pares diferenciales requieren impedancias exactas. La variación del espesor del cobre de la placa PCB debe ser inferior al ±10 %. Las pruebas de producción garantizan los ohmios especificados. El crecimiento del mercado de PCB con incrustaciones de cobre responde a las necesidades híbridas. Para los routers 5G, utilizo un peso de cobre terminado de 226 g (0.8 oz). Esto mantiene una impedancia de 50 Ω en las frecuencias de GHz.
Conclusión
Elija el espesor del cobre después de analizar los factores de corriente, impedancia, temperatura y coste. Adapte el espesor a la función de cada capa. Siempre busque el equilibrio entre rendimiento y practicidad.
