Перейти к содержанию

Толщина меди в унциях

Толщину медной фольги печатной платы обычно указывают не в микрометрах, а в унциях — это масса меди на квадратный фут площади. От толщины меди зависит, какой ток выдержит дорожка, её сопротивление и волновое сопротивление на высоких частотах.

Обновлено Редакция GAW

Толщина меди печатной платы по традиции указывается в унциях на квадратный фут (oz/ft²) — массой медной фольги, приходящейся на квадратный фут площади. Так её задают в заказе на изготовление и в документации на материалы.

Одна унция на квадратный фут — это 0,305 151 7 кг/м² (NIST SP 811, B.8). Слой меди такой массы при стандартной плотности отожжённой меди 8,89 г/см³ (NBS Handbook 100) имеет толщину 34,3 мкм, или 1,35 mil. Производители плат и калькуляторы ширины дорожек округляют до номинальных 35 мкм (1,378 mil) на унцию:

МедьСлой той же массыНоминал
0,5 унции17,2 мкм17,5 мкм
1 унция34,3 мкм (1,35 mil)35 мкм (1,378 mil)
2 унции68,7 мкм70 мкм

Пересчёт любой массы меди в микрометры и обратно — в конвертере единиц. Толщину готовой меди на плате и её допуски указывает производитель плат.

Ток и сопротивление

Допустимый ток дорожки определяется сечением меди и допустимым перегревом. Аппроксимация графиков IPC-2221:

I=k⋅ΔT 0,44⋅A 0,725I = k \cdot \Delta T^{\,0{,}44} \cdot A^{\,0{,}725}

где A — сечение в квадратных милах, ΔT — перегрев, k = 0,048 для внешних слоёв и 0,024 для внутренних. При меди 35 мкм на внешнем слое и перегреве 10 °C дорожка шириной 1 мм выдерживает около 2,4 А. Более толстая медь при той же ширине даёт большее сечение — больше допустимый ток и меньше сопротивление. Ширину дорожки под ток считает калькулятор ширины дорожки; сопротивление проводника по сечению и длине — калькулятор сечения провода.

Высокие частоты

Для радиочастотных дорожек толщина меди входит в расчёт волнового сопротивления поправкой к ширине полоски — так её учитывает калькулятор микрополосковой линии. На высоких частотах ток к тому же течёт только в тонком поверхностном слое из-за скин-эффекта, и толстая медь там почти не снижает сопротивление.

Частые вопросы

Сколько микрометров в 1 унции меди?

Номинально 35 мкм (1,378 mil) — так считают производители плат и калькуляторы ширины дорожек. Если пересчитать точно, 1 унция на квадратный фут — это 305,15 г/м², и слой меди такой массы при плотности 8,89 г/см³ имеет толщину 34,3 мкм (1,35 mil). Соответственно 0,5 унции — номинально 17,5 мкм, 2 унции — 70 мкм. Большинство плат делают с медью 35 мкм на внешних слоях, для силовых цепей заказывают 70 мкм и толще.

Как толщина меди влияет на допустимый ток дорожки?

Допустимый ток зависит от сечения меди, то есть от произведения ширины на толщину. При меди 35 мкм на внешнем слое и перегреве 10 °C дорожка шириной 1 мм выдерживает около 2,4 А по IPC-2221; с медью 70 мкм та же дорожка имеет вдвое большее сечение и выдержит больше, либо при том же токе её можно сделать уже.

Влияет ли толщина меди на волновое сопротивление дорожки?

Немного: модель Хаммерстада и Йенсена учитывает толщину меди поправкой к ширине полоски. Главное для волнового сопротивления — отношение ширины дорожки к толщине диэлектрика до слоя земли, но при расчёте дорожки 50 Ом толщину меди задают так же, как она будет на плате.

Источники

  1. IPC-2221B. Generic Standard on Printed Board Design — графики допустимого тока проводников для разной толщины меди
  2. Advanced Circuits. PCB Trace Width Calculator — аппроксимация графиков IPC-2221: I = k · ΔT^0,44 · A^0,725, k = 0,048 и 0,024; толщина меди пересчитывается по 35 мкм (0,0035 см) на унцию
  3. NIST Special Publication 811 (2008). Guide for the Use of the International System of Units (SI) — приложение B.8, с. 52: унция на квадратный фут — 0,305 151 7 кг/м²
  4. NBS Handbook 100. Copper Wire Tables (1966) — с. 4: стандартная плотность отожжённой меди 8,89 г/см³ при 20 °C
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·

Смотрите также