Spessore e peso del rame PCB
Equivalenza oz/ft² ↔ µm, valori comuni del rame, differenza tra rame di base e rame finito e conseguenze per il routing e la progettazione termica.
Redazione e revisione tecnica:Team di ingegneria ElectroDesignForge
Consulta il processo editoriale📖 Definizione
Il rame nei PCB viene comunemente specificato come peso per unità di superficie, in once per piede quadrato (oz/ft²), oppure come spessore nominale, in micrometri (µm). Le due misure descrivono approssimativamente lo stesso foglio di rame iniziale: 1 oz/ft² corrisponde a circa 35 µm di rame.
Riferimento rapido
| Peso del rame | Spessore nominale | Impiego comune |
|---|---|---|
| 0.25 oz/ft² | ≈ 9 µm | Strati interni a passo fine, stack-up HDI |
| 0.5 oz/ft² | ≈ 18 µm | Strati di segnale ad alta densità |
| 1 oz/ft² | ≈ 35 µm | Schede per uso generale |
| 2 oz/ft² | ≈ 70 µm | Percorsi di potenza per correnti maggiori |
| 3 oz/ft² | ≈ 105 µm | Distribuzione di potenza e diffusione del calore |
| 4 oz/ft² | ≈ 140 µm | Schede industriali e per correnti elevate |
Usa il convertitore oz ↔ µm per calcolare i valori intermedi.
Perché un'oncia diventa uno spessore
L'“oncia” indicata nello stack-up di un PCB non è un'unità di spessore. È la massa di rame distribuita uniformemente su un piede quadrato di superficie. Lo spessore risultante dipende dalla densità del rame e viene arrotondato secondo la convenzione del settore:
spessore (µm) ≈ peso del rame (oz/ft²) × 35
La relazione inversa è:
peso del rame (oz/ft²) ≈ spessore (µm) ÷ 35
Questa è una conversione nominale utile per comunicare i requisiti di progetto. La IPC-4562B specifica il foglio di rame mediante il peso per unità di superficie e lo spessore calcolato; quando la tolleranza è critica, usa i dati del materiale forniti dal produttore del PCB.
Il rame di base non coincide sempre con quello finito
Su uno strato interno, il foglio specificato è di norma vicino allo spessore finale del conduttore dopo l'incisione. Su uno strato esterno, la fabbricazione aggiunge rame con la metallizzazione dei fori passanti e delle piste. La pista finita può quindi essere più spessa del foglio iniziale.
| Termine nel disegno | Significato | Indicazione di progetto |
|---|---|---|
| Rame di base | Foglio sul laminato prima della metallizzazione dello strato esterno | Indicalo nello stack-up |
| Rame finito | Rame presente sulla pista esterna finita dopo la metallizzazione | Chiedi al fabbricante il valore obiettivo e la tolleranza |
| Rame nel via | Spessore della parete elettrodeposta | Specificalo separatamente dal rame delle piste |
Per esempio, “rame esterno da 1 oz” è ambiguo se il disegno non precisa se si riferisce al foglio di base o al rame finito. Riporta la distinzione nelle note di fabbricazione e concordala con il produttore della scheda prima del rilascio.
Cosa cambia quando il rame è più spesso
Una maggiore quantità di rame riduce la resistenza di una pista a parità di geometria:
R = ρ × L / (w × t)
Dove t è lo spessore del rame. Raddoppiare t dimezza approssimativamente la resistenza in corrente continua, la caduta di tensione e la dissipazione resistiva, purché larghezza, lunghezza e temperatura rimangano confrontabili.
Il rame più spesso modifica però anche i vincoli di produzione:
- Spaziature e piste strette diventano più difficili da incidere in modo uniforme.
- Può essere necessaria una maggiore compensazione dell'incisione, soprattutto sugli strati esterni.
- Le geometrie a impedenza controllata cambiano perché lo spessore del conduttore influisce sul campo elettrico.
- Il rame spesso favorisce la diffusione del calore, ma non sostituisce un'analisi termica completa.
Usa il calcolatore della larghezza delle piste PCB per una prima stima della corrente e dell'aumento di temperatura; verifica poi distanze, rame finito e capacità produttive con il fornitore.
Checklist per la specifica pratica
Prima di inviare i file Gerber o ODB++, registra quanto segue per ogni strato di rame:
- Il requisito relativo al rame di base o al rame finito.
- Il valore nominale in oz/ft² o µm, con l'altra unità quando aiuta a evitare ambiguità.
- La funzione dello strato: segnale, piano, corrente elevata, RF o diffusione termica.
- Le regole per larghezza e distanza minime delle piste, anello anulare e distanza del rame dal bordo, compatibili con quel peso del rame.
- La metallizzazione richiesta del foro finito e l'eventuale tolleranza sull'impedenza.
Per i conduttori che trasportano corrente, il peso del rame è solo una variabile. La IPC-2152 considera anche la geometria delle piste, l'aumento di temperatura, la struttura della scheda, i piani vicini, il flusso d'aria e il ciclo di lavoro.
Bibliografia
- IPC-4562B — Lamine metalliche per applicazioni nei circuiti stampati, compresi peso per unità di superficie e spessore calcolato dei fogli di rame.
- IPC-2152 — Norma per determinare la portata di corrente nella progettazione di circuiti stampati.
- IPC-2221C — Norma generale per la progettazione di circuiti stampati.