Noções Básicas sobre Revestimento de Cobre em PCB

O que é o preenchimento de cobre no projeto de PCBs?

O termo "cobre fundido" refere-se à técnica de preencher áreas não utilizadas das camadas de cobre de uma placa de circuito impresso (PCB) com planos de cobre sólido. Esses planos são conectados a redes de energia ou de aterramento, criando um caminho condutor contínuo. A camada de cobre é normalmente utilizada nos planos de alimentação e terra, bem como nas camadas de sinal para fins específicos.

Finalidade da fundição de cobre:

Plano de aterramento: O revestimento de cobre pode criar um plano de aterramento sólido, fornecendo um caminho de retorno de baixa impedância para os sinais e reduzindo a interferência eletromagnética (EMI).

Plano de alimentação: O preenchimento com cobre pode ser usado como plano de alimentação para distribuir a energia uniformemente pela placa de circuito impresso (PCB), minimizando as quedas de tensão e aumentando a estabilidade da energia.

Dissipação de calor: A camada de cobre atua como um dissipador de calor, espalhando e dissipando o calor gerado pelos componentes de potência, evitando assim o superaquecimento e garantindo a confiabilidade da placa de circuito impresso.

Benefícios da fundição de cobre:

Integridade de sinal aprimorada: Ao reduzir loops de terra, ruídos e interferências, o preenchimento com cobre ajuda a manter a integridade do sinal e minimizar sua degradação.

Gerenciamento térmico aprimorado: O revestimento de cobre melhora a dissipação de calor, evitando pontos quentes e garantindo temperaturas operacionais ideais para os componentes.

Economia de cobre: A utilização eficiente do cobre fundido pode reduzir a necessidade de trilhas adicionais e aumentar a eficiência do uso do cobre, resultando em economia de custos.

Implementação da Fundição de Cobre:

Aplicar cobre significa preencher o espaço não utilizado em uma placa de circuito impresso com cobre plano. Eles são uma parte importante de projeto de PCB e todos os principais softwares de projeto de PCBs são capazes de posicioná-los automaticamente. A sobreposição de cobre ajuda a melhorar a compatibilidade eletromagnética (EMC) ao reduzir a impedância de aterramento, aumenta a eficiência energética ao diminuir as quedas de tensão e mitiga a interferência eletromagnética (EMI) ao reduzir as áreas dos circuitos.

Utilize almofadas de alívio térmico em vazamentos de cobre.

O cobre é muito condutor térmico (aproximadamente 380 W/(m·K)). Por isso, se uma ilha de solda estiver totalmente conectada em todos os lados ao plano de cobre vizinho, o calor se dissipará extremamente rápido durante a soldagem, causando problemas no processo. As almofadas de "alívio térmico" são usadas para reduzir a dissipação de calor e auxiliar na soldagem.

Vazamento de cobre sólido e hachurado

Como sabemos, a capacitância distribuída das trilhas em uma placa de circuito impresso entra em ação em condições de alta frequência. 1Quando o comprimento de um traço for maior que 1/20 do comprimento de onda correspondente à frequência do ruído, o traço Atua como uma antena e transmite esse ruído para o espaço circundante. Qualquer instalação de cobre mal aterrada contribuirá para a propagação desse ruído. Portanto, em circuitos de alta frequência, as conexões de aterramento não só precisam de continuidade elétrica, como também devem ter um espaçamento inferior a λ/20. Os furos de passagem (vias) nas trilhas podem ajudar a obter um "bom aterramento" no plano de aterramento de placas multicamadas. Planos de cobre projetados corretamente não apenas aumentam a capacidade de corrente, mas também reduzem a interferência eletromagnética (EMI).

Existem geralmente dois estilos de vazamento de cobre: sólido e hachurado. As camadas sólidas aumentam a capacidade de corrente e fornecem blindagem, mas podem causar deformação e desprendimento do cobre quando submetidas à soldagem por onda. Isso é atenuado projetando ranhuras/aberturas em peças sólidas de cobre. Por outro lado, as superfícies hachuradas são usadas principalmente para blindagem e não possuem uma capacidade de condução de corrente muito alta. As ranhuras de preenchimento podem ser benéficas para a dissipação de calor, pois apresentam uma área de cobre reduzida. No entanto, uma desvantagem das perfurações hachuradas é que os "segmentos" de cobre que as compõem podem aumentar a EMI: quando o comprimento desses segmentos é semelhante ao comprimento elétrico da frequência de operação do circuito, o circuito pode não funcionar devido à perfuração inteira atuar como várias antenas, todas transmitindo sinais de interferência. O ideal é escolher o tipo de preenchimento de cobre que melhor se adapte ao circuito na placa de circuito impresso: utilize preenchimentos hachurados para circuitos de alta frequência com requisitos de EMI e preenchimentos sólidos para circuitos de baixa frequência ou alta corrente.

Com os projetos modernos de PCBs exigindo mais precisão e qualidade, todos os principais fabricantes de PCBs abandonaram o processo de filme úmido de baixo custo e adotaram o processo de filme seco, que é superior. A técnica de vazamento de cobre com linhas tracejadas pode causar rachaduras na película em processos de película seca, por isso, recomenda-se o uso de vazamento sólido em vez de vazamento com linhas tracejadas sempre que possível.

Preenchimento de cobre nas camadas internas

Cobertura de cobre: a área de cobre remanescente em uma camada interna após a corrosão em relação à área total da placa.

Laminação: O pré-impregnado é cortado no tamanho apropriado e, em seguida, colocado entre os núcleos das camadas internas ou entre um núcleo e uma folha de cobre. A pilha de camadas (laminado) é aquecida e pressurizada para derreter o conteúdo de resina nas camadas de pré-impregnado. A resina flui para preencher as áreas sem cobre nas camadas adjacentes e une as camadas após o resfriamento.

Problema de design: Uma baixa cobertura de cobre significa que a resina do pré-impregnado precisa se espalhar mais para preencher o espaço deixado pelo cobre ausente. As consequências incluem uma placa mais fina do que o esperado, dobras/rugas nas camadas de cobre, vazios na resina e potencial separação das camadas devido à falta de resina.

: Sugestão de design Coloque o cobre fundido nas áreas vazias. do conselho, sempre que possível. 0.5Mantenha uma folga mínima de 0,5 mm em relação às trilhas de sinal de alta velocidade.

Cálculo da espessura total do laminado e da placa

Espessura teórica do laminado

= cobre externo + pré-impregnado curado + núcleo

= ( 0.7 × 2 ) + ( 4.54 + 4.48 ) + ( 1.2 + 44.84 + 1.2 ) = 57.66 mil = 1.46 mm.

Espessura teórica da placa

= máscara de solda + cobre externo revestido + pré-impregnado curado + núcleo

= ( 1 × 2 ) + ( 1.4 × 2 ) + ( 4.54 + 4.48 ) + ( 1.2 + 44.84 + 1.2 ) = 61.06 mil = 1.55 mm.

Onde a espessura do pré-impregnado curado

= Espessura do pré-impregnado não curado – espessura a ser preenchida com resina nas camadas adjacentes do núcleo

= Espessura do pré-impregnado não curado – (( 1 – cobertura de cobre) × espessura do cobre)

Um exemplo de empilhamento é descrito na tabela abaixo.

Tomando como exemplo as camadas 1 e 2 :

• Espessura do pré-impregnado não curado = 4.72 mil, cobertura de cobre da camada 2 = 85 %, peso do cobre da camada interna = 1 oz,
• Espessura do pré-impregnado curado = 4.72 – (( 1 – 85 %) × 1.2 ) = 4.54 mil.

Embora a espessura nominal de 1 oz de cobre seja 35 μm, devido às perdas durante o pré-processamento e o escurecimento, a espessura real é 30 μm ( 1.2 mil).

A JLCPCB adiciona revestimento de cobre aos painéis.

JLCPCB Adiciona-se cobre às placas, tanto nas camadas internas quanto externas, para evitar defeitos causados por grandes espaços vazios, como baixa espessura da placa e revestimento irregular. O revestimento de cobre será adicionado apenas às faixas de manuseio, peças de ponte e outras áreas fora das unidades de PCB. Não será adicionado cobre dentro das placas de circuito impresso (PCBs) funcionais. Será adicionada folga em torno dos marcadores fiduciais e dos furos mecânicos. mordidas de rato e cortes em V.

SOLICITE UM ORÇAMENTO GRÁTIS>>