Épaisseur et poids du cuivre PCB
Équivalence oz/ft² ↔ µm, valeurs usuelles de cuivre, distinction entre cuivre de base et cuivre fini, et conséquences sur le routage et la thermique.
Rédaction et revue techniqueElectroDesignForge Engineering Team
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Le cuivre d’un PCB est couramment indiqué soit par son poids surfacique en onces par pied carré (oz/ft²), soit par son épaisseur nominale en micromètres (µm). Ces deux indications décrivent approximativement la même feuille de cuivre de départ : 1 oz/ft² correspond à environ 35 µm de cuivre.
Référence rapide
| Poids de cuivre | Épaisseur nominale | Usage courant |
|---|---|---|
| 0,25 oz/ft² | ≈ 9 µm | Couches internes à pas fin, empilages HDI |
| 0,5 oz/ft² | ≈ 18 µm | Couches de signaux denses |
| 1 oz/ft² | ≈ 35 µm | Cartes à usage général |
| 2 oz/ft² | ≈ 70 µm | Chemins de puissance plus élevés |
| 3 oz/ft² | ≈ 105 µm | Distribution de puissance, diffusion thermique |
| 4 oz/ft² | ≈ 140 µm | Cartes industrielles et forts courants |
Utilisez le convertisseur oz ↔ µm pour les valeurs intermédiaires.
Pourquoi une once devient une épaisseur
L’« once » d’un empilage PCB n’est pas une unité d’épaisseur. Elle désigne la masse de cuivre répartie uniformément sur un pied carré. L’épaisseur obtenue dépend de la masse volumique du cuivre et est arrondie selon la convention de l’industrie :
épaisseur (µm) ≈ poids de cuivre (oz/ft²) × 35
La relation inverse est :
poids de cuivre (oz/ft²) ≈ épaisseur (µm) ÷ 35
Cette conversion est nominale et sert à communiquer une intention de conception. IPC-4562B définit les feuilles de cuivre par poids surfacique et épaisseur calculée ; utilisez les données matière du fabricant lorsqu’une tolérance est critique.
Cuivre de base et cuivre fini
Sur une couche interne, la feuille spécifiée est généralement proche de l’épaisseur finale du conducteur après gravure. Sur une couche externe, la fabrication ajoute du cuivre pendant la métallisation des trous et des motifs. La piste finie peut donc être plus épaisse que la feuille de départ.
| Terme de fabrication | Signification | Action de conception |
|---|---|---|
| Cuivre de base | Feuille sur le stratifié avant la métallisation externe | L’indiquer dans l’empilage |
| Cuivre fini | Cuivre restant sur la piste externe après métallisation | Demander la cible et la tolérance au fabricant |
| Cuivre dans un via | Épaisseur déposée sur la paroi du trou | Le spécifier séparément du cuivre des pistes |
Par exemple, « cuivre externe 1 oz » est ambigu si le plan ne précise pas s’il s’agit de la feuille de base ou du cuivre fini. Ajoutez cette distinction dans les notes de fabrication et validez-la avec le fabricant avant la libération.
Effets d’un cuivre plus épais
Un cuivre plus épais réduit la résistance d’une piste à géométrie identique :
R = ρ × L / (w × t)
Ici, t est l’épaisseur de cuivre. Doubler t divise approximativement par deux la résistance DC, la chute de tension et la dissipation Joule, à largeur, longueur et température comparables.
Mais un cuivre plus lourd modifie aussi les contraintes de fabrication :
- Les pistes et espacements fins sont plus difficiles à graver de manière reproductible.
- Une compensation de gravure plus importante peut être nécessaire, en particulier sur les couches externes.
- Les géométries à impédance contrôlée évoluent, car l’épaisseur du conducteur influence les champs.
- Le cuivre épais améliore la diffusion thermique, sans remplacer une analyse thermique complète.
Utilisez le calculateur de largeur de piste PCB pour une première estimation de courant et d’échauffement, puis vérifiez les espacements, le cuivre fini et les capacités de fabrication auprès du fournisseur.
Checklist de spécification pratique
Avant d’envoyer des Gerbers ou des données ODB++, indiquez pour chaque couche cuivre :
- L’exigence de cuivre de base ou fini.
- La valeur nominale en oz/ft² ou µm, ainsi que l’autre unité lorsqu’elle évite une ambiguïté.
- La fonction de la couche : signal, plan, fort courant, RF ou diffuseur thermique.
- Les règles minimales de piste/espace, d’anneau et de cuivre-bord de carte compatibles avec ce poids de cuivre.
- La métallisation finale des trous et toute tolérance d’impédance requise.
Pour les conducteurs parcourus par du courant, le poids de cuivre n’est qu’un paramètre. IPC-2152 considère aussi la géométrie de piste, l’échauffement admissible, la construction de la carte, les plans voisins, le flux d’air et le cycle de service.
Bibliographie
- IPC-4562B — Metal Foil for Printed Board Applications, incluant les poids surfaciques et épaisseurs calculées des feuilles de cuivre.
- IPC-2152 — Standard for Determining Current Carrying Capacity in Printed Board Design.
- IPC-2221C — Generic Standard on Printed Board Design.