Choisir une mauvaise épaisseur de cuivre abîme les cartes. Votre appareil surchauffe ou tombe en panne. Évitez le gaspillage de prototypes en comprenant les facteurs clés en amont. Gagnez du temps et de l'argent dès maintenant.
Choisissez l'épaisseur du cuivre de votre PCB en évaluant la charge de courant, les besoins en impédance, les contraintes thermiques et le coût. Un cuivre plus épais supporte les courants élevés, mais complique le contrôle de l'impédance. Des couches plus fines réduisent les coûts et conviennent aux signaux haute fréquence.
Le choix du cuivre détermine le sort de votre PCB. Analysons les trois questions cruciales auxquelles tout concepteur est confronté. Ceci vous guidera étape par étape.
Choisir l'épaisseur du cuivre de votre PCB : quand choisir entre fin, épais ou mixte ?
Avez-vous déjà grillé une piste ? Une mauvaise épaisseur de cuivre provoque une surchauffe. Choisissez intelligemment pour la fiabilité et les performances. Évitez les pannes instantanées.
Le cuivre fin (≤ 28 g) convient aux conceptions axées sur l'intégrité du signal. Le cuivre épais (≥ 88 g) alimente les cartes à courant élevé. Les couches mixtes optimisent le rapport coût-performance pour les projets complexes.
Adapter le poids du cuivre aux besoins de conception
Tenez compte des exigences suivantes :
| Application | Cuivre recommandé | Avantage clé |
|---|---|---|
| Signaux haute fréquence | 12,5-28 g | Inductance plus faible |
| Alimentations | 50-70 g | Capacité de courant |
| Sensible au coût | 28-50 g | Économies de fabrication |
La largeur de piste a un impact sur la tenue en courant. Une double épaisseur de cuivre quadruple la capacité de courant. La décharge thermique est également importante. Un circuit imprimé cuivré plus épais évacue la chaleur des composants.
Les empilements mixtes permettent de réaliser des économies. Placez du cuivre épais uniquement dans les couches d'alimentation. Utilisez du cuivre standard de 28 g pour les couches de signal. Cette approche de circuit imprimé cuivré maintient le contrôle de l'impédance tout en supportant un courant élevé. Les conceptions hybrides exploitent les avantages des circuits imprimés en cuivre épais de manière sélective.
Pour les contrôleurs LED, je combine des couches internes de 58 g avec du cuivre externe de 28 g. Cela permet d'équilibrer coût et dissipation thermique dans les conceptions de circuits imprimés à noyau de cuivre.
Quel courant votre trace en cuivre de circuit imprimé peut-elle supporter ?
La trace fume sous charge ? Un cuivre sous-dimensionné peut provoquer des fusions. Prévenez les risques d'incendie grâce à des calculs précis. Connaissez vos limites.
Utilisez les tableaux IPC-2152 ou les calculateurs en ligne. Une trace de 58 g de 10 mm de large supporte environ 15 A à une augmentation de température de 20 °C. Un circuit imprimé en cuivre plus épais augmente considérablement la capacité sans élargir les traces.
Calcul des limites de courant de sécurité
Les paramètres clés définissent la capacité de votre piste :
| Facteur | Effet sur le courant nominal |
|---|---|
| Épaisseur du cuivre ↑ | Augmente la capacité |
| Largeur de piste ↑ | Augmente la capacité |
| Température ambiante ↑ | Diminue la capacité |
| Cuivre environnant | Améliore la dissipation thermique |
Les pistes de circuit imprimé en cuivre épais nécessitent un ajustement de l'espacement. Le cuivre lourd nécessite des espaces plus importants entre les pistes. La circulation d'air a également un impact sur le refroidissement. Les composants sous boîtier nécessitent un déclassement de 15 à 20 %.
L'épaisseur du cuivre sur le circuit imprimé a un impact sur la chute de tension. Pour la distribution électrique, 85 g de cuivre réduit la chute de tension de 30 % par rapport à 28 g. Un circuit imprimé en cuivre épais évite les baisses de tension dans les zones à fort courant. Prototypes de test avec une marge de 20 % au-dessus de la charge maximale prévue. Le cuivre exposé sur les surfaces des circuits imprimés facilite le refroidissement, mais nécessite des barrages de masque de soudure.
Pour les pilotes de moteur, je recommande du cuivre de 113 g pour les circuits de 25 A et plus. Cela évite les pannes de cuivre exposé lors des surtensions de démarrage.
Épaisseur du cuivre des circuits imprimés : impact sur le contrôle de l'impédance et l'intégrité du signal
Les distorsions du signal altèrent les données ? L'épaisseur du cuivre décale l'impédance. Maintenez des signaux clairs dans les conceptions haute vitesse. Limitez les pertes de signal.
Un cuivre plus fin améliore les performances haute fréquence. Un cuivre de 28 g réduit l'inductance par rapport aux alternatives plus épaisses. Les tolérances d'impédance sont réduites à moins de ±5 Ω grâce aux procédés de fabrication de circuits imprimés en cuivre contrôlés.
Équilibrage entre épaisseur et performance du signal
L'intégrité du signal dépend de trois facteurs liés au cuivre :
| Paramètre | Cuivre fin (12,7 à 28,3 g) | Cuivre épais (≥ 56,7 g) |
|---|---|---|
| Perte par effet de peau | Plus faible | Plus élevée |
| Précision de l'impédance | Plus facile à contrôler | Difficile |
| Risque de diaphonie | Réduit avec des pistes fines | Augmente avec la largeur |
Les conceptions RF nécessitent ≤ 28,3 g de cuivre. Des couches plus épaisses augmentent la capacité entre les pistes adjacentes. Les cartes micro-ondes utilisent souvent des circuits imprimés en cuivre de 12,7 g pour minimiser les pertes. Les circuits imprimés en cuivre épais ne conviennent qu'aux plans d'alimentation.
Les paires différentielles nécessitent des impédances précises. La variation de l'épaisseur du cuivre des circuits imprimés doit rester inférieure à ±10 %. Les tests de production garantissent les valeurs spécifiées en ohms. La croissance du marché des circuits imprimés à incrustation de cuivre répond aux besoins hybrides. Pour les routeurs 5G, j'utilise un poids de cuivre fini de 22 g. Cela permet de maintenir une impédance de 50 Ω sur toutes les fréquences GHz.
Conclusion
Choisissez l'épaisseur du cuivre après avoir analysé les facteurs de courant, d'impédance, de température et de coût. Adaptez l'épaisseur à la fonction de chaque couche. Veillez toujours à trouver le juste équilibre entre performance et praticité.
