Perché gli ingegneri scelgono la traccia di rame nei PCB

Perché gli ingegneri scelgono la traccia di rame nei PCB

Traccia di rame svolgono un ruolo significativo nella funzionalità complessiva di un circuito stampato (PCB). Sono i percorsi conduttivi che collegano tra loro tutti i componenti di un PCB. Senza le tracce di rame, i circuiti stampati sarebbero inutili. Esistono diversi tipi di traccia di rame, ma tutti hanno una cosa in comune: sono realizzati con fogli di rame estremamente sottili. Lo spessore di una traccia di rame può variare da pochi micron (0,001 mm) a diversi millimetri.

La traccia di rame può essere singola o doppia. Le tracce su un solo lato si trovano sui PCB meno complessi, come quelli utilizzati nei progetti di elettronica di base. Le tracce a doppia faccia si trovano sui PCB più complessi, come quelli utilizzati nelle schede madri dei computer e in altri dispositivi elettronici di fascia alta. Indipendentemente dal tipo di PCB con cui si lavora, è importante conoscere bene il funzionamento delle tracce di rame. Questo vi permetterà di progettare correttamente il vostro PCB in modo che funzioni correttamente.

Indice dei contenuti
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    Cosa sono le tracce di rame nei PCB

    Sui circuiti stampati, le tracce di rame sono sottili canali noti per la loro conduttività. La traccia di rame è importante per collegare le diverse parti di un circuito stampato perché conduce l'elettricità. Un foglio di rame viene incollato su un substrato per creare la traccia di rame. Il foglio di rame può essere inciso o forato per creare il modello di traccia desiderato.

    Le tracce possono essere a montaggio superficiale o a foro passante. Le tracce a montaggio superficiale sono in genere più sottili e hanno un profilo più basso rispetto a quelle a foro passante. Questo le rende adatte all'uso nei dispositivi elettronici più piccoli. Le tracce a foro passante sono più spesse e hanno un profilo più alto, il che le rende più durevoli e affidabili.

    Sebbene la maggior parte dei PCB abbia un solo strato di tracciamento in rame, alcuni possono avere più strati. Questo è noto come PCB multistrato (MLPB). Gli MLPB offrono una maggiore flessibilità di instradamento e possono supportare progetti più complessi.

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    Come calcolare lo spessore della traccia del nucleo

    I professionisti preferiscono esaminare lo spessore della traccia di rame durante il processo di progettazione del PCB. La larghezza della traccia determina la quantità di corrente che può attraversarla, mentre lo spessore della traccia influisce sulla quantità di calore che può dissipare.

    Per calcolare lo spessore della traccia del nucleo si possono utilizzare diversi metodi, ognuno dei quali presenta vantaggi e svantaggi. Il metodo più comune è quello di utilizzare la formula IPC-2221, che tiene conto della larghezza della traccia, della densità di corrente consentita e della resistenza termica desiderata.

    Un altro metodo molto diffuso è quello di utilizzare uno strumento chiamato T-Spice, che consente di inserire vari parametri come lo spessore del rame, le dimensioni del PCB e la larghezza della traccia. Qualunque sia il metodo scelto, è importante assicurarsi che i calcoli siano accurati per evitare problemi durante la fase di progettazione.  Processo di saldatura dei PCB.

    Come calcolare la resistenza di una traccia di rame

    Se si lavora con un circuito stampato dotato di tracce di rame, è necessario sapere come calcolare la resistenza delle tracce. Questo è importante per due motivi:

    1. È necessario conoscere la resistenza per determinare la potenza dissipata nella traccia.

    2. La resistenza della traccia determina la corrente massima che può essere trasportata dalla traccia.

    Due sono i fattori principali che influenzano la resistenza di una traccia di rame: lo spessore e la larghezza. Più spessa è la traccia, minore è la resistenza. Più ampia è la traccia, più bassa è la resistenza.

    Per calcolare la resistenza di una traccia di rame, è necessario conoscere i seguenti parametri:
    Larghezza della traccia (W): È la larghezza della parte conduttiva della traccia (esclusa la maschera di saldatura o altro materiale dielettrico).

    Spessore della traccia

    Spessore della traccia (t): È lo spessore della parte conduttiva della traccia (esclusa la maschera di saldatura o altro materiale dielettrico).

    Resistività del rame (ρ): È una proprietà del rame che influisce sulla sua capacità di condurre la corrente elettrica. Per i nostri scopi, utilizzeremo un valore di 1,68 x 10-6 Ω-m.
    Ora che abbiamo tutti i nostri parametri, possiamo inserirli nella nostra equazione:
    R = ρ - l/A
    dove:
    R = Resistenza (Ω)
    ρ = Resistività (Ω-m)

    Relazione tra peso del rame, larghezza della traccia di rame e capacità di trasporto della corrente

    Anche la larghezza di una traccia di rame influisce sulla sua resistenza. Le tracce più larghe hanno una resistenza minore rispetto a quelle più strette, quindi possono trasportare più corrente.

    Le tracce di rame sono inversamente proporzionali alla loro larghezza in termini di quantità di corrente che possono trasportare. In alternativa, all'aumentare della larghezza della traccia, la corrente che può trasportare diminuisce. Il motivo fondamentale è che la resistenza della traccia di rame è direttamente influenzata dalla sua larghezza.

    La larghezza della traccia di rame ha un ruolo importante nell'influenzare la quantità massima di corrente elettrica che può attraversarla. Poiché il peso del rame aumenta, l'area della sezione trasversale della traccia aumenta. Poiché la traccia ha una sezione trasversale maggiore, può trasportare una corrente maggiore senza che la resistenza aumenti.

    Quando si sceglie la larghezza di una traccia di rame, occorre tenere conto sia del peso del rame che della quantità di corrente che vi scorre attraverso. Per realizzare un circuito stampato in grado di trasportare una corrente sufficiente è necessario tenere conto di tutte queste considerazioni.

    In genere, maggiore è la larghezza di una traccia di rame, maggiore è la quantità di elettricità che può trasportare. Ad esempio, una traccia di rame da 18 AWG (0,8 mm2) può trasportare fino a 24 ampere, mentre una traccia di rame da 16 AWG (1,3 mm2) può trasportare fino a 40 ampere.

    Considerando i fattori della traccia di rame in dettaglio

    Considerando i fattori della traccia di rame in dettaglio

    Quando si parla di tracce di rame, ci sono alcuni elementi da tenere in considerazione. La larghezza della traccia, lo spessore della traccia e la distanza tra le tracce sono tutti elementi importanti. 

    Il controllo dell'impedenza è essenziale nelle tracce di rame perché determina il percorso della corrente elettrica. L'impedenza complessiva si basa su una serie di fattori, come la larghezza della traccia e lo strato conduttivo tra la traccia e il lato del substrato.

    Esistono diversi metodi per regolare l'impedenza:

    Ciò include l'aumento dello spazio tra la traccia e il piano di massa. L'impedenza della traccia aumenterà di conseguenza.
    Utilizzare un materiale dielettrico diverso. Un'opzione per aumentare la resistenza di una traccia è quella di utilizzare materiali con una costante dielettrica più elevata.

    Minimi di produzione

    Per quanto riguarda i minimi di produzione per la tracciatura del rame, è necessario esaminare una serie di considerazioni.
    Il primo fattore da considerare è la profondità del rame. Questo definirà la larghezza massima utilizzabile e la distanza tra le linee.
    Il secondo fattore da considerare è la densità di corrente ideale. Per questo motivo, si determinano la larghezza e la distanza minime che possono essere utilizzate.
    L'incisione è la terza e ultima fase del processo. Per questo motivo, verranno determinate la larghezza e la spaziatura minime che possono essere utilizzate.
    Alla fine, la larghezza della traccia dovrà essere maggiore della larghezza minima utilizzabile.

    Controllo della temperatura

    Quando si tratta di mantenere una temperatura appropriata per la vostra traccia di rame, dovete tenere a mente una serie di fattori importanti. Il primo fattore da considerare è lo spessore della traccia di rame. Le tracce di rame con uno spessore maggiore sono in grado di dissipare una maggiore quantità di calore. Detto questo, un altro elemento da tenere in considerazione è l'ampiezza della traccia. Una traccia più grande avrà una superficie maggiore e, di conseguenza, sarà in grado di rimuovere più calore dal sistema.

    I seguenti fattori da tenere in considerazione sono la distanza totale percorsa dalla traccia

    Più lunga è la traccia, maggiore sarà la resistenza e il calore prodotto.

    Nel determinare la lunghezza della traccia, è necessario tenere conto della quantità di corrente che la traccia deve trasportare.

    È necessario pensare all'atmosfera in cui il tracciato opererà. Se si troverà in un'atmosfera con temperature elevate, è necessario assicurarsi che il rame possa sopportare tali temperature senza deformarsi o dissolversi. Questo è particolarmente importante se il clima è molto caldo.

    In che modo la traccia di rame aiuta la gestione termica del PCB in dettaglio

    Poiché i dispositivi elettronici diventano sempre più piccoli e potenti, aumenta la necessità di soluzioni efficaci per la gestione termica. Un modo per aiutare a gestire il calore generato dall'elettronica è quello di utilizzare le tracce di rame sui circuiti stampati.

    Il rame è un eccellente conduttore di calore

    Il rame è un eccellente conduttore di calore, quindi l'utilizzo di questo materiale per le tracce aiuta a dissipare il calore dai componenti sensibili all'aria circostante.

    Una traccia di rame più larga avrà una superficie maggiore a contatto con i componenti e, di conseguenza, sarà in grado di condurre più calore lontano da questi ultimi. Per quanto riguarda l'efficienza della trasmissione del calore dai componenti, un altro fattore da considerare è lo spessore della traccia di rame. Quando la traccia è più spessa, avrà una maggiore resistenza al flusso di calore e sarà in grado di trasmettere il calore lontano dai componenti in modo più efficace.

    Il piano terra è spesso utilizzato da Produttore di PCB per aiutare la scheda a gestire meglio il calore. L'ampia superficie del piano di massa facilita la fuoriuscita del calore dalle parti del sistema nell'aria circostante. Mantenendo le parti elettroniche a una temperatura più bassa, l'elettronica potrebbe funzionare meglio.

    Ci sono alcune cose da tenere a mente quando si usa la traccia di rame per la gestione termica

    1.Innanzitutto, la larghezza della traccia deve essere adeguata alla quantità di corrente che dovrà trasportare.

    2.In secondo luogo, lo spessore del rame deve essere sufficiente a gestire la quantità di calore che verrà generata.

    3.In terzo luogo, la disposizione delle tracce deve essere progettata tenendo conto della gestione termica. Ad esempio, si possono inserire tracce più larghe nelle aree in cui si genera più calore, oppure inserire dei vias (fori che collegano i diversi strati del PCB) in prossimità dei punti caldi per favorire l'allontanamento del calore.

    L'uso della traccia di rame è un modo efficace per gestire il calore generato dai componenti elettronici. Tenendo a mente alcuni punti chiave, potrete prolungare la vita dei vostri dispositivi e prevenire i problemi di surriscaldamento.

    Conclusione

    Le tracce di rame che sono importanti per le prestazioni delle apparecchiature elettroniche, ma che non sono ben studiate o fatte bene, devono essere fatte. I componenti elettrici hanno sempre bisogno di tracce e le migliori tracce sono costruite in rame.

    La traccia di rame minimizza la distorsione e riduce l'impedenza. La diminuzione della resistenza che ne deriva raggiunge questo obiettivo. Ogni volta che si hanno domande o dubbi su qualcosa, non si deve mai esitare a parlare con professionisti qualificati sull'argomento.

    FAQ

    Sui circuiti stampati, le tracce di rame sono sottili canali noti per la loro conduttività. Le tracce di rame sono importanti per collegare le diverse parti di un circuito stampato perché conducono l'elettricità. Un foglio di rame viene incollato su un substrato per creare la traccia di rame. Il foglio di rame può essere inciso o forato per creare il modello di traccia desiderato.
    I professionisti preferiscono esaminare lo spessore della traccia di rame durante il processo di progettazione del PCB. La larghezza della traccia determina la quantità di corrente che può attraversarla, mentre lo spessore della traccia influisce sulla quantità di calore che può dissipare. Il metodo più comune è quello di utilizzare la formula IPC-2221, che tiene conto della larghezza della traccia, della densità di corrente consentita e della resistenza termica desiderata. Un altro metodo molto diffuso è quello di utilizzare uno strumento chiamato T-Spice, che consente di inserire vari parametri come lo spessore del rame, le dimensioni del PCB e la larghezza della traccia. T-Spice fornisce quindi un numero che rappresenta la corrente massima che può passare attraverso la traccia.
    Se si lavora con un circuito stampato dotato di tracce di rame, è necessario sapere come calcolare la resistenza delle tracce. Questo è importante per due motivi: 1. È necessario conoscere la resistenza per determinare la potenza dissipata nella traccia. 2. La resistenza della traccia determina la corrente massima che può essere trasportata dalla traccia.

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