Pourquoi les ingénieurs choisissent la trace en cuivre dans les PCB

Pourquoi les ingénieurs choisissent la trace en cuivre dans les PCB

Trace de cuivre jouent un rôle important dans la fonctionnalité globale d'une carte de circuit imprimé (PCB). Ce sont les chemins conducteurs qui relient tous les composants d'un PCB entre eux. Sans trace de cuivre, les PCB seraient inutiles. Il existe de nombreux types de pistes en cuivre, mais ils ont tous un point commun : ils sont fabriqués à partir de feuilles de cuivre extrêmement fines. L'épaisseur d'une trace de cuivre peut aller de quelques microns (0,001 mm) à plusieurs millimètres.

Les traces de cuivre peuvent être à simple ou double face. Les pistes simple face se trouvent sur les circuits imprimés moins complexes, tels que ceux utilisés dans les projets électroniques de base. Les traces à double face se trouvent sur les circuits imprimés plus complexes, tels que ceux utilisés dans les cartes mères d'ordinateurs et autres appareils électroniques haut de gamme. Quel que soit le type de PCB sur lequel vous travaillez, il est important de bien comprendre le fonctionnement des traces de cuivre. Cela vous permettra de concevoir correctement votre PCB afin qu'il fonctionne correctement.

Table des matières
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    Que sont les traces de cuivre dans les PCB

    Sur un circuit imprimé, les traces de cuivre sont des canaux fins qui sont bien connus pour la conductivité qu'ils offrent. La trace de cuivre est importante pour connecter les différentes parties d'un circuit imprimé car elle conduit l'électricité. Une feuille de cuivre est collée sur un substrat pour créer la trace de cuivre. La feuille de cuivre peut être gravée ou percée pour créer le motif de trace souhaité.

    Les pistes peuvent être montées en surface ou à travers un trou. Les traces montées en surface sont généralement plus fines et ont un profil plus bas que les traces à trou traversant. Elles sont donc bien adaptées à l'utilisation dans les petits appareils électroniques. Les pistes à trou traversant sont plus épaisses et ont un profil plus élevé, ce qui les rend plus durables et plus fiables.

    Si la plupart des circuits imprimés ne comportent qu'une seule couche de cuivre, certains peuvent en comporter plusieurs. C'est ce que l'on appelle les circuits imprimés multicouches (MLPB). Les MLPB offrent une plus grande flexibilité dans le routage et peuvent supporter des conceptions plus complexes.

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    Comment calculer l'épaisseur de la trace du noyau

    Les professionnels préfèrent examiner l'épaisseur de la trace de cuivre tout au long du processus de conception du PCB. La largeur de la trace détermine la quantité de courant qui peut la traverser, et l'épaisseur de la trace affecte la quantité de chaleur que la trace peut dissiper.

    Différentes méthodes peuvent être utilisées pour calculer l'épaisseur de la trace du noyau, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. La méthode la plus courante consiste à utiliser la formule IPC-2221, qui prend en compte la largeur de la trace, la densité de courant admissible et la résistance thermique souhaitée.

    Une autre méthode populaire consiste à utiliser un outil appelé T-Spice, qui vous permet de saisir divers paramètres tels que l'épaisseur du cuivre, la taille du PCB et la largeur de la trace. Quelle que soit la méthode que vous choisissez, il est important de s'assurer que vos calculs sont précis afin d'éviter tout problème au cours du processus de conception.  Processus de soudage des PCB.

    Comment calculer la résistance d'une trace en cuivre

    Si vous travaillez avec un circuit imprimé comportant des traces de cuivre, vous devez savoir comment calculer la résistance de ces traces. Ceci est important pour deux raisons :

    Vous devez connaître la résistance afin de déterminer la puissance dissipée dans la trace.

    La résistance de la trace détermine le courant maximal qui peut être transporté par la trace.

    Deux facteurs principaux affectent la résistance d'une piste en cuivre : l'épaisseur et la largeur. Plus la piste est épaisse, plus la résistance est faible. Plus la trace est large, plus la résistance est faible.

    Pour calculer la résistance d'une trace en cuivre, vous devez connaître les paramètres suivants :
    Largeur de la trace (W) : Il s'agit de la largeur de la partie conductrice de la trace (à l'exclusion de tout masque de soudure ou autre matériau diélectrique).

    Épaisseur de la trace

    Épaisseur de la trace (t) : Il s'agit de l'épaisseur de la partie conductrice de la trace (à l'exclusion de tout masque de soudure ou autre matériau diélectrique).

    Résistivité du cuivre (ρ) : Il s'agit d'une propriété du cuivre qui affecte sa capacité à conduire le courant électrique. Pour nos besoins, nous utiliserons une valeur de 1,68 x 10-6 Ω-m.
    Maintenant que nous avons tous nos paramètres, nous pouvons les insérer dans notre équation :
    R = ρ - l/A
    où :
    R = Résistance (Ω)
    ρ = Résistivité (Ω-m)

    Relation entre le poids du cuivre, la largeur de la trace de cuivre et la capacité de transport de courant

    La largeur d'une piste de cuivre affecte également sa résistance. Les pistes plus larges ont moins de résistance que les pistes plus étroites, elles peuvent donc transporter plus de courant.

    Les traces de cuivre sont inversement proportionnelles à leur largeur en termes de courant qu'elles peuvent transporter. Autrement dit, plus la largeur de la piste augmente, plus le courant qu'elle peut transporter diminue. La raison principale est que la résistance de la piste en cuivre est directement influencée par la largeur de la piste en cuivre.

    La largeur de la piste de cuivre joue un rôle important dans la quantité maximale de courant électrique qui peut y circuler. Étant donné que le poids du cuivre augmente, la surface de la section transversale de la piste augmente. Comme la section transversale de la piste est plus grande, elle peut transporter un courant plus important sans que la résistance n'augmente également.

    Tenez compte à la fois du poids du cuivre et de la quantité de courant circulant dans la trace lorsque vous choisissez la largeur d'une trace de cuivre. Pour fabriquer une carte de circuit imprimé capable de supporter un courant suffisant, il faut garder toutes ces considérations à l'esprit.

    En général, plus la largeur d'une piste en cuivre est grande, plus la quantité d'électricité qu'elle peut transporter est importante. Par exemple, une piste en cuivre 18 AWG (0,8 mm2) peut transporter jusqu'à 24 ampères, tandis qu'une piste en cuivre 16 AWG (1,3 mm2) peut transporter jusqu'à 40 ampères.

    Considérer les facteurs de la trace de cuivre en détail

    Considérer les facteurs de la trace de cuivre en détail

    Lorsqu'il s'agit de tracés en cuivre, il y a quelques éléments à prendre en compte. La largeur de la trace, l'épaisseur de la trace et l'espacement entre les traces sont tous importants. 

    Le contrôle de l'impédance est essentiel dans une trace en cuivre car il détermine le chemin du courant électrique. L'impédance globale est basée sur un certain nombre d'éléments, tels que la largeur de la trace et la couche conductrice entre la trace et le côté du substrat.

    Il existe différentes méthodes pour réguler l'impédance :

    ●Il s'agit notamment de rendre plus grand l'espace entre la trace et le plan de masse. L'impédance de la trace augmentera en conséquence.
    ●Utiliser un matériau diélectrique différent. Une option pour augmenter la résistance d'une trace consiste à utiliser des matériaux ayant une constante diélectrique plus élevée.

    Minimums de fabrication

    En ce qui concerne les normes minimales de fabrication pour le traçage du cuivre, un certain nombre de considérations doivent être examinées.
    ● Le premier facteur à prendre en compte est la profondeur du cuivre. Cela définira la largeur maximale qui peut être utilisée ainsi que l'espacement entre les lignes.
    ● Le deuxième facteur à prendre en compte est la densité de courant idéale. De ce fait, on déterminera la largeur et l'espacement minimaux qui peuvent être utilisés.
    ● La gravure est la troisième et dernière étape du processus. De ce fait, la largeur et l'espacement minimaux qui peuvent être utilisés seront déterminés.
    ● Au final, la largeur de la trace devra être supérieure à la plus petite largeur pouvant être utilisée.

    Contrôle de la température

    Lorsqu'il s'agit de maintenir une température appropriée pour votre traceur en cuivre, vous devez garder à l'esprit un certain nombre de facteurs importants. Le premier facteur à prendre en compte est l'épaisseur de la piste de cuivre. Une piste de cuivre plus épaisse est capable de dissiper une plus grande quantité de chaleur. Ceci étant dit, une autre chose que vous devez prendre en considération est la largeur de la piste. Une trace plus large aura une plus grande surface, et par conséquent, elle sera capable d'éliminer plus de chaleur du système.

    Les facteurs suivants à prendre en compte sont la distance totale parcourue par la trace

    ● Plus le tracé est long, plus il aura de résistance, et plus il produira de chaleur en conséquence.

    ●Lorsque vous déterminez la longueur de la trace, vous devez prendre en compte le courant que la trace doit transporter.

    ● Vous devez penser à l'atmosphère dans laquelle le traceur fonctionnera. S'il sera dans une atmosphère avec des températures élevées, vous devez être sûr que le cuivre peut supporter de telles températures sans se déformer ou se dissoudre. Ceci est particulièrement important si le climat est très chaud.

    Comment la trace de cuivre aide-t-elle à la gestion thermique du PCB ?

    Les appareils électroniques étant de plus en plus petits et puissants, le besoin de solutions de gestion thermique efficaces augmente. Une façon d'aider à gérer la chaleur générée par l'électronique est d'utiliser des traces de cuivre sur les PCB.

    Le cuivre est un excellent conducteur de chaleur

    ●Le cuivre étant un excellent conducteur de chaleur, son utilisation pour les traces permet de dissiper la chaleur loin des composants sensibles et dans l'air ambiant.

    ● Une trace de cuivre plus large aura une plus grande surface en contact avec les composants, et par conséquent, elle sera capable de conduire plus de chaleur loin de ces composants. En ce qui concerne l'efficacité avec laquelle elle peut transmettre la chaleur loin des composants, l'épaisseur de la trace de cuivre est un autre facteur à prendre en compte. Lorsque la trace est plus épaisse, elle offre une plus grande résistance au flux de chaleur et sera capable de transmettre la chaleur loin des composants de manière plus efficace.

    ● Le plan de masse est souvent utilisé par Fabricant de PCB pour aider la carte à mieux gérer la chaleur. La grande surface du plan de masse permet à la chaleur des composants du système de s'échapper plus facilement dans l'air ambiant. En maintenant les pièces électroniques à une température plus fraîche, cela peut permettre à l'électronique de mieux fonctionner.

    Il y a quelques points à garder à l'esprit lorsque l'on utilise des traces de cuivre pour la gestion thermique.

    Tout d'abord, la largeur de la trace doit être adaptée à la quantité de courant qu'elle va transporter.

    Deuxièmement, l'épaisseur du cuivre doit être suffisante pour gérer la quantité de chaleur qui sera générée.

    3.Troisièmement, la disposition des traces doit être conçue en tenant compte de la gestion thermique. Par exemple, vous pouvez placer des traces plus larges dans les zones où il y a plus de production de chaleur, ou placer des vias (trous qui relient différentes couches du PCB) près des points chauds pour aider à évacuer la chaleur.

    L'utilisation de la trace de cuivre est un moyen efficace pour aider à gérer la chaleur générée par les appareils électroniques. Gardez à l'esprit quelques points clés lors de son utilisation, et vous pourrez prolonger la durée de vie de vos appareils et éviter les problèmes de surchauffe.

    Conclusion

    Les traces de cuivre qui sont importantes pour les performances des équipements électroniques mais qui ne sont pas bien pensées ou faites correctement doivent être réalisées. Les composants électriques doivent toujours avoir des traces, et les meilleures traces sont en cuivre.

    la trace en cuivre minimise la distorsion tout en diminuant l'impédance. La diminution de la résistance qui en résulte permet d'atteindre cet objectif. Si vous avez des questions ou des inquiétudes à propos de quelque chose, n'hésitez jamais à vous adresser à des professionnels qualifiés en la matière.

    FAQ

    Sur un circuit imprimé, les traces de cuivre sont des canaux fins connus pour la conductivité qu'ils offrent. Les traces de cuivre sont importantes pour connecter les différentes parties d'un circuit imprimé car elles conduisent l'électricité. Une feuille de cuivre est collée sur un substrat pour créer la trace de cuivre. La feuille de cuivre peut être gravée ou percée pour créer le motif de trace souhaité.
    Les professionnels préfèrent examiner l'épaisseur de la trace de cuivre tout au long du processus de conception du PCB. La largeur de la trace détermine la quantité de courant qui peut la traverser, et l'épaisseur de la trace affecte la quantité de chaleur que la trace peut dissiper. La méthode la plus courante consiste à utiliser la formule IPC-2221, qui prend en compte la largeur de la trace, la densité de courant admissible et la résistance thermique souhaitée. Une autre méthode populaire consiste à utiliser un outil appelé T-Spice, qui vous permet de saisir divers paramètres tels que l'épaisseur du cuivre, la taille du PCB et la largeur de la trace. T-Spice fournit alors un nombre qui représente le courant maximum qui peut circuler à travers votre trace.
    Si vous travaillez avec un circuit imprimé comportant des traces de cuivre, vous devez savoir comment calculer la résistance de ces traces. Ceci est important pour deux raisons : 1. vous devez connaître la résistance afin de déterminer la puissance dissipée dans la trace. La résistance de la piste détermine le courant maximum qui peut être transporté par la piste.

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