Kalın Bakır PCB (Heavy Copper)
Kısa cevap Kalın bakır PCB ne zaman gerekir?
Kalın bakır PCB, 2 oz ve üzeri (genellikle 3 – 10 oz) bakır kullanan karttır ve onlarca amper taşıyan güç devrelerinde gerekir. Bakır kalınlığı iki katına çıktığında aynı akım için gereken yol genişliği yarıya iner. Kalın bakırda aşındırma nedeniyle en küçük yol ve boşluk değerleri büyür; 3 oz için tipik 0,25 – 0,3 mm'dir.
Standart bir PCB'de bakır kalınlığı 1 oz, yani yaklaşık 35 µm'dir. Onlarca amper taşıyan motor sürücülerinde, akü yönetim sistemlerinde, güç kaynaklarında ve şarj istasyonlarında bu kalınlık yetmez; yollar çok genişler veya aşırı ısınır. Kalın bakır (heavy copper) PCB, 2 oz ve üzeri (genellikle 3 – 10 oz) bakır kullanan karttır. Bu yazıda kalın bakırın ne zaman gerektiğini, tasarım kurallarının nasıl değiştiğini ve siparişte nelere dikkat edilmesi gerektiğini anlatıyoruz.
Bakır kalınlığı ve akım
| Bakır | Kalınlık | 10 A için dış katman yol genişliği (ΔT = 20 °C) |
|---|---|---|
| 1 oz | ≈ 35 µm | ≈ 4,7 mm |
| 2 oz | ≈ 70 µm | ≈ 2,4 mm |
| 3 oz | ≈ 105 µm | ≈ 1,6 mm |
| 4 oz | ≈ 140 µm | ≈ 1,2 mm |
Değerler IPC-2221 ile hesaplanmıştır ve kendi akım, sıcaklık ve katman bilgilerinizle yol genişliği hesaplama aracında her bakır kalınlığı için karşılaştırmalı olarak görülebilir. Kalınlık iki katına çıktığında gereken genişlik yarıya iner; aynı genişlikte yolun direnci ve gerilim düşümü de yarıya iner.
Ne zaman kalın bakır?
- Sürekli akım 10 A'i aşıyor ve yolları genişletecek yer yoksa.
- Güç yarı iletkenlerinin ısısını kart üzerinde yaymak gerekiyorsa; kalın bakır ısıyı yanal yönde iyi dağıtır.
- Bara (busbar) veya kablo yerine kartın kendisini akım yolu olarak kullanmak istiyorsanız.
- Planar trafo ve planar bobin sargılarında düşük direnç gerekiyorsa; bkz. planar trafo.
Birkaç amperlik akımlar için genellikle 1 oz ile geniş yollar veya 2 oz yeterlidir; 2 oz, çoğu üreticide standart seçenekler arasındadır ve maliyeti makul düzeydedir.
Tasarım kuralları nasıl değişir?
Kalın bakır aşındırılırken yollar yalnızca aşağı değil, yanlara doğru da aşınır. Bu yüzden en küçük yol genişliği ve yollar arası boşluk bakır kalınlığıyla birlikte büyür:
| Bakır | Tipik en küçük yol / boşluk |
|---|---|
| 1 oz | 0,10 – 0,127 mm |
| 2 oz | 0,15 – 0,2 mm |
| 3 oz | 0,25 – 0,3 mm |
| 4 oz | 0,3 – 0,4 mm |
- İnce bacaklı entegreler ile kalın bakır iyi anlaşmaz; ince sinyal devresini ayrı katmanlarda (daha ince bakırla) tutmak çözüm olabilir.
- Kalın bakırda pad'lerin ısıl kütlesi büyüktür; elle ve reflow lehimlemede termal rölyef ve uygun profil gerekir.
- Katmanlar arasındaki bakır farkı kartın eğilmesine yol açabilir; katmanlarda bakır dağılımını dengeli tutun.
- Solder mask kalın bakır kenarlarında incelir; yüksek gerilimli tasarımlarda bunu hesaba katın.
Üreticiye verilecek bilgiler
- Her katmanın bakır kalınlığı (dış katmanlarda "başlangıç" mı "kaplama sonrası" mı olduğu)
- Kart kalınlığı ve katman sayısı; kalın bakır katmanlar arasında yeterli prepreg olmalıdır
- En küçük yol/boşluk ve delik çapları
- Yüksek akımlı via'ların sayısı ve çapı (via akım hesaplama)
Sıkça sorulan sorular
2 oz bakır maliyeti ne kadar artırır?
Üreticiye ve katman sayısına göre değişir; 2 oz genellikle makul bir fark yaratır. Sipariş formunda bakır kalınlığını seçerek farkı doğrudan görebilirsiniz.
Kalın bakır yerine yolları paralel katmanlarda çizebilir miyim?
Evet. Aynı akım yolunu iki katmanda çizip çok sayıda via ile bağlamak, 1 oz karttan 2 oz'a yakın bir akım kapasitesi elde etmenin ekonomik yoludur.
Yolun üzerine lehim yığmak işe yarar mı?
Solder mask'ı açılmış bir yol üzerine lehim veya bakır tel eklemek akım kapasitesini artırır; ancak lehimin direnci bakırın yaklaşık 8 – 10 katıdır. Tekrarlanabilir bir çözüm değildir, prototipte geçici kullanılır.
Gerber dosyanız hazırsa yükleyin, anında fiyat alın.
Gerber Yükle, Anında Fiyat Al