ضخامت مس ۱ اونس | ضخامت PCB

آیا می‌دانید که وقتی ضخامت مس را درست انتخاب می‌کنید، برد مدار چاپی شما بهتر کار می‌کند و دوام بیشتری دارد؟ انتخاب ضخامت اشتباه ممکن است به دلیل جریان برق ناکافی، پروژه شما را با مشکل مواجه کند. بنابراین ضخامت مس ۱ اونس دقیقاً برای این منظور به چه معناست؟ این یک اصطلاح ضروری برای مهندسان، طراحان و تولیدکنندگان است زیرا بر میزان مدیریت توان، اتلاف گرما و عملکرد کارآمد PCB شما تأثیر می‌گذارد. برای انتخاب ضخامت مس مناسب برای پروژه خود، با یادگیری ضخامت مس ۱ اونس از طریق این توضیح که شامل تعریف، روش‌های اندازه‌گیری و معیارهای مهم انتخاب آن است، شروع کنید. مهم نیست که در طراحی PCB تازه‌کار هستید یا می‌خواهید بهتر یاد بگیرید، بخش‌های زیر را مطالعه کنید تا اصل مطلب ضخامت مس ۱ اونس را متوجه شوید.

۱ اونس مس چیست؟

همانطور که از نامش پیداست، ضخامت مس ۱ اونس به معنای پخش کردن یک لایه نازک از ماده مسی در سطح یک فوت مربع است. اگر در اینجا محاسبات ریاضی انجام دهیم، ضخامت مس ۱ اونس برابر با ۳۵ میکرون است و به ۰.۰۳۵ میلی‌متر و ۱.۴ میل تبدیل می‌شود.

حالا که تبدیل‌ها و اصول اولیه را می‌دانید، ممکن است از خود بپرسید چه کسی از برد مسی استاندارد ۱ اونسی استفاده می‌کند. معمولاً از آن به عنوان لایه بالایی برای ماده پایه مانند FR1 استفاده می‌شود. چرا؟ زیرا رسانایی کافی را برای انتقال جریان کم تا متوسط بدون بارهای بیش از حد مقاومت به مدار شما می‌دهد.

علاوه بر این، استفاده از ضخامت مس ۱ اونس به شما این مزیت را می‌دهد که جریان الکتریکی را بدون گرم شدن و افزایش دمای داخلی اضافی، در دستگاه خود منتقل کنید. به طور کلی، یک مسیر مسی ۱ میلی‌متری آبکاری شده با ضخامت مس ۱ اونس می‌تواند حداقل ۴ آمپر جریان الکتریکی را با افزایش جزئی دما تنها ۱۰ درجه سانتیگراد پشتیبانی کند.

ضخامت یک اونس مس چقدر است؟

از نظر ریاضی، ۱ اونس مس اساساً ۰.۰۳۵ میلی‌متر است. اگر می‌خواهید بدانید چطور این‌طور است، در اینجا یک توضیح ساده برای شما آورده شده است.

1 اونس / فوت مربع یعنی ۱ اونس مس، مساحتی معادل یک فوت مربع را پوشش می‌دهد.

برای محاسبه ضخامت:

● چگالی مس برابر است با 8.96 گرم در سانتی متر مربع.

● ۱ اونس (oz) = 28.3495 گرم.

● ۱ فوت مربع = 929.03 سانتی متر مربع.

● با استفاده از فرمول ضخامت:

حالا، بیایید مقادیر را وارد کنیم:

علاوه بر ضخامت ۱ اونس، می‌توانید انواع دیگری را نیز مشاهده کنید. به عنوان مثال، ضخامت‌های مس پرکاربرد عبارتند از:

● ۱ اونس مس = 0.035 میلی‌متر (35 میکرومتر)

● ۱ اونس مس = 0.070 میلی‌متر (70 میکرومتر)

● ۱ اونس مس = 0.105 میلی‌متر (105 میکرومتر)

برای ساده‌تر کردن مسائل، در اینجا یک نمودار ضخامت مس آورده شده است که ضخامت‌های مختلف مس و تبدیل آنها به میلی‌متر، میکرومتر و میلی‌لیتر را توضیح می‌دهد.

خواص کلیدی ۱ اونس مس

۱ اونس مس در بردهای مدار چاپی (PCB) تعادلی از ضخامت و رسانایی مناسب برای اکثر کاربردهای استاندارد را فراهم می‌کند. بیایید نگاهی به برخی از خواص کلیدی ۱ اونس مس بیندازیم.

1. رسانایی الکتریکی

طراحی مدارها به شدت از مس ۱ اونسی سود می‌برند زیرا الکتریسیته را به طور فوق‌العاده‌ای منتقل می‌کند. به عنوان مثال، مس ۱ اونسی جریان الکتریکی قابل اعتمادی را در سراسر مسیرهای PCB فراهم می‌کند تا حداکثر ۲۰ آمپر را تحمل کند، که عملکرد صحیح طراحی شما را تضمین می‌کند. در این راستا، سه عامل اصلی تعیین کننده میزان عملکرد آن هستند. آنها چه هستند؟

۱. ظرفیت حمل فعلی آن

۲. عرض مسیر

۳. میزان مقاومت و تغییرات دما

2. رسانایی حرارتی

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم مس ۱ اونسی، انعطاف‌پذیری بسیار بالای آن است که رسانایی حرارتی کاملی دارد. بردهای مدار چاپی (PCB) از این ماده برای اتلاف گرما و حفظ تعادل پایداری حرارتی در شرایط عملیاتی سنگین استفاده می‌کنند. در ضخامت ۱ اونس، اتلاف حرارت به اندازه کافی وجود دارد تا بردهای مدار چاپی از اضافه بار حرارتی در امان بمانند و سطوح PCB این اجزا را در محدوده دمایی غیر مخرب نگه می‌دارد.

۳. استحکام مکانیکی

معیار اصلی ما هنگام انتخاب ضخامت مناسب PCB، عملکرد پایداری مکانیکی آن است. با انتخاب مس ۱ اونسی، خیالتان راحت می‌شود زیرا عملکرد مدار را تقویت می‌کند و در عین حال استحکام مکانیکی را برای طراحی‌های بادوام تضمین می‌کند. این ماده خواص انعطاف‌پذیری خود را همراه با توانایی قابل اعتماد در مقاومت در برابر نیروی فیزیکی حفظ می‌کند. علاوه بر این، با بردهای ۱ اونسی با ضخامت مس، دستگاه‌های شما می‌توانند در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی زیادی مقاومت کنند. با این حال، برای محافظت بیشتر باید از ماسک لحیم و آبکاری بدون برق استفاده کنید.

۴. مقرون به صرفه بودن و تطبیق پذیری

از نظر مالی، مس ۱ اونسی یک جایگزین ارزان برای ساخت PCB است. عملکرد آن عالی و مقرون به صرفه است. علاوه بر این، اغلب یک انتخاب استاندارد برای اکثر کاربردهای صنعتی است. مس ۱ اونسی چنان همه کاره است که می‌تواند برای انتقال سیگنال، انتقال نیرو و سیستم‌های اتصال به زمین استفاده شود که نیازهای مختلف طراحان PCB را در همه صنایع برطرف می‌کند.

۱ اونس مس در مقابل سایر وزن‌های مس

حال بیایید وزن مس‌های مختلف را به همراه ظرفیت حمل ارز و کاربردهای آنها مقایسه کنیم.

ملاحظات طراحی PCB با ۱ اونس مس

برای دستیابی به حداکثر عملکرد، کارایی و قابلیت اطمینان برای بردهای مدار چاپی مسی ۱ اونسی، باید الزامات خاصی رعایت شود. برای رسیدگی به این نیازهای طراحی، باید طراحی مسیر، نحوه‌ی انتقال حرارت، ساختار لایه‌ها و محدودیت‌های تولید را ارزیابی کنید. در زیر جنبه‌های کلیدی طراحی که باید در نظر داشته باشید، آورده شده است:

۱. پهنای مسیر و ظرفیت جریان

معمولاً عرض مسیر مشخص می‌کند که دستگاه شما چقدر می‌تواند جریان را بدون گرم شدن بیش از حد، به طور ایمن حمل کند. همانطور که در مورد مس ۱ اونسی صحبت می‌کنیم، می‌توانید به راحتی از محاسبه‌گرهای عرض مسیر (بر اساس استانداردهای IPC-1) برای اطمینان از ظرفیت کافی استفاده کنید. با این حال، اگر هنوز در مورد آن مطمئن نیستید، در اینجا یک تجزیه و تحلیل کلی ارائه شده است. برای یک مسیر ۱ میلی‌متری روی مس ۱ اونسی، می‌تواند کم و بیش ۳.۲ آمپر را در افزایش دما ۱۰ درجه سانتیگراد تحمل کند. علاوه بر این، فاصله مسیرها نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. آنها فاصله کافی بین مسیرها را حفظ می‌کنند تا از اتصال کوتاه یا قوس الکتریکی، به ویژه در طرح‌های ولتاژ بالا، جلوگیری شود.

2. یکپارچگی سیگنال

هنگام کار با مدارهای پرسرعت، ۱ اونس مس هم بر کیفیت سیگنال و هم بر پایداری مسیر انتقال تأثیر می‌گذارد. هنگام ساخت قطعات RF با کارایی بالا، طراحان باید بررسی کنند که چگونه ابعاد ردیابی و مواد دی‌الکتریک بر امپدانس تأثیر می‌گذارند. در چنین حالتی، یک لایه مس یکنواخت نتایج عملکردی منظمی را در سراسر برد ایجاد می‌کند.

3. انباشت چند لایه PCB

استفاده از ضخامت مس ۱ اونسی، امکان قرار دادن چندین لایه PCB را بدون تأثیر بر عملکرد یا دوام آنها فراهم می‌کند. قرار دادن صحیح لایه‌ها از طریق لایه‌های مس ۱ اونسی، حرکت PCB را متوقف کرده و از عملکرد با کیفیت محافظت می‌کند. به عنوان مثال، اگر می‌خواهید یک چیدمان ۴ لایه انجام دهید، می‌توانید موارد زیر را انجام دهید:

۱. لایه بالایی (سیگنال)

۲. صفحه زمین

۳. صفحه قدرت

۴. لایه زیرین (سیگنال)

۴. ملاحظات مربوط به حکاکی

معمولاً فرآیند اچینگ برای حذف مس غیرضروری که مسیرهای الکتریکی ایجاد می‌کند، انجام می‌شود. بنابراین، هنگام استفاده از مس ۱ اونسی، باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:

۱. از ابعاد مسیری استفاده کنید که سازنده PCB شما بدون مشکل از عهده آن برمی‌آید. مسیرهای باریک‌تر از مشخصات مجاز، یا شکافته می‌شوند یا فراتر از مقادیر قابل قبول ضعیف می‌شوند.

۲. ضریب حکاکی را تخمین بزنید که نشان می‌دهد ضخامت مس چه مقدار بر پهنای فرسایش جانبی اثر تأثیر می‌گذارد. برای ۱ اونس مس، ضریب حکاکی استاندارد معمولاً حدود ۲:۱ است.

۳. مسیرهای خود را پهن‌تر از اندازه نهایی‌شان طراحی کنید تا نیازهای فرآیند تولید را برآورده کنید.

۵. ویا دیزاینز

ویاس‌ها به اتصال لایه‌های PCB کمک می‌کنند، اما مقاومت ناخواسته‌ای ایجاد می‌کنند که نیاز به کنترل دقیق طراحی دارد. بنابراین، هنگام استفاده از وزن مس ۱ اونس، باید از روش سوراخ‌کاری شده (PTH) برای اتصال هر لایه استفاده کنید. با قرار دادن ویاس‌های زیاد در اطراف نواحی بحرانی و هادی‌های زمین، می‌توانید عملکرد محافظت و خنک‌سازی EMI را نیز افزایش دهید و در عین حال حلقه‌های الکتریکی را کاهش دهید.

چرا ضخامت مس در طراحی PCB مهم است؟

ضخامت مس انتخابی شما، کل جریان الکتریکی قابل تحمل توسط ردیاب‌های دستگاه را کنترل می‌کند. طراحی مسی ضخیم از گرم شدن بیش از حد برد جلوگیری می‌کند و در عین حال توان الکتریکی را ثابت نگه می‌دارد. لایه‌های نازک، مانند ضخامت مس ½ اونس در سطوح توان بالا، هنگام استفاده در طراحی سیستم منجر به گرم شدن بیش از حد قطعات و کاهش راندمان سیستم می‌شوند. برعکس، مدارهای پرقدرت که در فرکانس‌های بالا کار می‌کنند، به لایه‌های مس جامد با ضخامت بیش از ۱ اونس نیاز دارند تا اتلاف حرارت کافی را برای حفظ دمای عملیاتی ایمن ایجاد کنند.

وزن بیشتر مس در بردهای مدار چاپی، مقاومت محصول را در برابر فشارهای روزمره و نیروهای شدید که به طور بالقوه می‌توانند مدار را بشکنند، تقویت می‌کند. ضخامت بیشتر مس در مسیرهای سیگنال فرکانس بالا از تخریب سیگنال جلوگیری می‌کند و سطح مقاومت الکتریکی را از طریق کاهش تلفات و ویژگی‌های مسیر پایدار حفظ می‌کند. به عنوان یک طراح، می‌توانید اتصالات الکتریکی ایده‌آلی ایجاد کنید و طرح‌های سازگار بسازید، زمانی که ضخامت‌های مناسب برد مدار چاپی را برای بردهای مدار چاپی خود انتخاب کنید. بدنه استاندارد IPC-2221 حداقل مقادیر ضخامت مس را برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در کاربردهای مشخص شده تعیین می‌کند.

چگونه ضخامت مس مناسب را برای PCB خود انتخاب کنیم؟

ضخامت مس در طراحی برد مدار چاپی شما، میزان عملکرد و دوام برد شما را تعیین می‌کند و در عین حال بر بودجه پروژه شما نیز تأثیر می‌گذارد. ضخامت مس که با واحد اونس بر فوت مربع اندازه‌گیری می‌شود، میزان توانایی یک برد مدار چاپی در مدیریت جریان و میزان اثربخشی انتقال گرما را تعیین می‌کند. در اینجا نحوه انتخاب صحیح آورده شده است:

۱. با تجزیه و تحلیل آنچه PCB شما باید انجام دهد شروع کنید.

نحوه‌ی استفاده از برد مدار چاپی خود را بررسی کنید. تجهیزات صنعتی و منبع تغذیه به مس ضخیم‌تری نیاز دارند زیرا مواد ضخیم‌تر از گرم شدن بیش از حد در حین عملیات جریان بالا جلوگیری می‌کنند. دستگاه‌های قدرت کوچک‌تر به مس کمتری روی بردهای خود نیاز دارند، در حالی که تجهیزات پردازش سیگنال همچنان به مس کمتری نیاز دارند.

۴. مدیریت حرارتی را در نظر بگیرید

لایه‌های مس سنگین‌تر به آزادسازی موثرتر گرما در قطعات الکترونیکی که در شرایط دمایی شدید و شرایط کاری سخت کار می‌کنند، کمک می‌کنند. مس ضخیم‌تر باعث می‌شود برد مدار شما به درستی کار کند و در عین حال از آسیب رسیدن به قطعات جلوگیری می‌کند.

۳. ایجاد تعادل بین هزینه و امکان‌سنجی

افزایش عملکرد مس ضخیم‌تر، هم بر قیمت تولید و هم بر سختی تولید تأثیر منفی می‌گذارد. بررسی کنید که آیا پروژه شما برای توجیه هزینه‌های افزایش‌یافته به مزایای مس ضخیم‌تر نیاز دارد یا خیر.

۴. به مشخصات طراحی مراجعه کنید

ضخامت مس را با الزامات طراحی PCB خود از نظر اندازه و فاصله مسیر تطبیق دهید. با سازنده خود مشورت کنید تا ضخامت PCB را انتخاب کنید که با توانایی تولید آنها مطابقت داشته باشد و از قوانین موجود صنعت پیروی کند.

نتیجه

انتخاب وزن بهینه مس به یافتن نیازهای عملکردی که با محدودیت‌های هزینه مطابقت دارند، بستگی دارد. اکثر کاربردها می‌توانند با استاندارد پایه مس ۱ اونس به طور کارآمد اجرا شوند. طرح‌هایی که به عملکرد بالاتری در قدرت و فرکانس نیاز دارند، برای رسیدن به مشخصات مورد نظر خود به لایه‌های مس ضخیم‌تری نیاز دارند. بنابراین، اگر برای پروژه‌های خود به مس ۱ اونسی نیاز دارید، همین امروز با ما تماس بگیرید تا بهترین تخمین قیمت موجود را دریافت کنید.