عند تصميم لوحات الدارات المطبوعة، فإن سماكة النحاس ليست مجرد رقم 𔄩؛ بل هي شريان الحياة لأداء اللوحة الخاصة بك’؛ أداء اللوحة الخاصة بك’.
طيف سماكة النحاس: من القياسي إلى الثقيل
السُمك القياسي (90% من الألواح تستخدم هذه الألواح):
- 1 أونصة (35 ميكرومتر): العمود الفقري للصناعة
- تُستخدم في 70% من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية
- يعالج ~ 1 أمبير لكل 1 مم عرض التتبع (الطبقة الخارجية)
- 2 أونصة (70 ميكرومتر): لاعب القوة
- شائعة في أجهزة التحكم في السيارات والصناعات
- تحمل تياراً أكثر بمقدار 2-3 أضعاف من 1 أونصة
خيارات النحاس الثقيل (للتطبيقات الصعبة):
- 3 أونصات (105 ميكرومتر): أخصائيو التيار العالي
- إمدادات الطاقة وأجهزة التحكم في المحركات
- يقلل من المقاومة الحرارية بنسبة 30% مقابل 1 أونصة
- 4-6 أونصات (140-210 ميكرومتر): التطبيقات القصوى
- أنظمة إدارة بطاريات السيارات الكهربائية
- محولات الطاقة الصناعية
معادلة حساب القدرة الاستيعابية الحالية
طريقة الحساب السريع (حسب IPC-2152):
i = k × (δt)^ 0.44 × (a)^ 0.75
أين:
- I = التيار (أمبير)
- K = 0.048 (خارجي) أو 0.024 (داخلي)
- ΔT = ارتفاع درجة الحرارة (°C)
- أ = المقطع العرضي (ميل مربع)
مثال واقعي:
أثر خارجي بعرض 2 أونصة وعرض 2 مم عند ارتفاع 20 درجة مئوية:
= 0.048 × (20)^0.44 × (59)^0.75 ≈ 4.5A
اختيار وزن النحاس الخاص بك: مصفوفة القرار
| التطبيق | السُمك الموصى به | لماذا؟ |
|---|
| الهاتف الذكي ثنائي الفينيل متعدد الكلور | 1 أونصة (35 ميكرومتر) | فعالة من حيث التكلفة ومحدودة المساحة |
| محركات الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) | 2 أونصة (70 ميكرومتر) | تبديد أفضل للحرارة |
| وحدات التحكم الإلكتروني في السيارات | 2-3 أونصة (70-105 ميكرومتر) | مقاومة الاهتزازات |
| مزودات طاقة الخادم | 3-4 أوقية (105-140 ميكرومتر) | معالجة التيار العالي |
استشر مهندساً محترفاً حول كيفية اختيار سماكة النحاس
قيود عملية التصنيع
- يتطلب 4 أونصات من النحاس 4 أونصات آثارًا أعرض بنسبة 50% من 1 أونصة
- يزيد الحد الأدنى للتباعد من 0.1 مم إلى 0.3 مم
- ألواح بوزن 4 أونصات تكلف 40-60% أكثر من 1 أونصة
- زيادة المهل الزمنية بمقدار 2-3 أيام
- تحتاج التصميمات ذات السماكات المختلطة إلى تكديس متماثل
- مثال على شطيرة من 6 طبقات:
[1أوقية –؛ ما قبل التركيب –؛ 2أوقية من اللب –؛ ما قبل التركيب –؛ 1أوقية]
نصائح احترافية من خبراء الصناعة المخضرمين
- التصاميم الهجينة توفر المال
استخدام النحاس السميك فقط في مسارات الطاقة (على سبيل المثال، 3 أونصة) مع 1 أونصة للإشارات
- التحكم في المعاوقة
لخطوط 50Ω عند 1 أونصة:
- FR4: أثر 1.6 مم فوق عازل كهربائي 0.2 مم
- روجرز 4350: أثر 1.2 مم فوق عازل كهربائي 0.15 مم
- الإدارة الحرارية
يقلل المستوى الأرضي سعة 2 أونصة من درجة حرارة البقعة الساخنة بمقدار 15-20 درجة مئوية مقابل 1 أونصة
المستقبل: أرق وأسمك
تُظهر الاتجاهات الناشئة مسارين متباينين:
- رقيقة للغاية (12 ميكرومتر): للإلكترونيات المرنة وموجات 5G mmWave المرنة
- سمك فائق (10 أونصات فأكثر): لوحدات الطاقة من الجيل التالي في أنظمة الطاقة المتجددة