Ce Este PCB-ul cu Cupru Gros?
Un PCB cu cupru gros (heavy copper PCB) este o placă de circuit imprimat cu straturi de cupru mai groase decât standardul de 1oz (35μm). Conform definiției industriei, PCB-urile cu cupru de 3oz (105μm) sau mai mult sunt considerate "heavy copper".
Pentru aplicații extreme, există și extreme copper PCB cu grosimi de 8oz până la 20oz (280-700μm).
Grosimi Standard de Cupru
| Grosime | Oz/sq.ft | Micrometri (μm) | Mils | Categorie |
|---|---|---|---|---|
| Standard | 0.5 oz | 17 μm | 0.7 | Standard |
| Standard | 1 oz | 35 μm | 1.4 | Standard |
| Standard | 2 oz | 70 μm | 2.8 | Standard |
| Heavy | 3 oz | 105 μm | 4.1 | Heavy Copper |
| Heavy | 4 oz | 140 μm | 5.5 | Heavy Copper |
| Heavy | 6 oz | 210 μm | 8.3 | Heavy Copper |
| Extreme | 10 oz | 350 μm | 13.8 | Extreme Copper |
| Extreme | 20 oz | 700 μm | 27.6 | Extreme Copper |
De Ce Ai Nevoie de Cupru Gros?
Cuprul gros rezolvă trei probleme fundamentale în electronica de putere:
1. Capacitate de Curent Mai Mare
Conform IPC-2221, capacitatea de curent a unui traseu depinde direct de aria secțiunii transversale. Un traseu de 1mm lățime în cupru de 3oz poate transporta de 3 ori mai mult curent decât același traseu în cupru de 1oz.
| Lățime Traseu | 1oz Cupru | 2oz Cupru | 3oz Cupru | 4oz Cupru |
|---|---|---|---|---|
| 0.5mm | 0.7A | 1.1A | 1.5A | 1.9A |
| 1.0mm | 1.3A | 2.0A | 2.7A | 3.4A |
| 2.0mm | 2.3A | 3.6A | 4.8A | 6.1A |
| 5.0mm | 4.8A | 7.5A | 10.1A | 12.8A |
*Valori pentru ΔT = 10°C, traseu extern*
2. Rezistență Electrică Mai Mică
Rezistența electrică scade proporțional cu grosimea cuprului. Mai puțină rezistență înseamnă:
- Mai puține pierderi de putere (I²R)
- Mai puțină căldură generată
- Eficiență mai mare a sistemului
3. Disipare Termică Îmbunătățită
Cuprul are conductivitate termică excelentă (~400 W/m·K). Mai mult cupru = mai multă masă termică și căi de disipare mai eficiente.
Pentru management termic avansat, consultă și ghidul nostru despre thermal management PCB.
---
🔧 Ai Un Proiect de Putere Mare?
WellPCB Romania oferă PCB-uri cu cupru gros:
- ✅ Cupru de la 1oz până la 10oz
- ✅ Combinații heavy copper + standard pe aceeași placă
- ✅ Design review gratuit pentru aplicații de putere
- ✅ Certificare IATF 16949 pentru automotive
Solicită Ofertă Heavy Copper →
---
Aplicații pentru Cupru Gros
Industria Automotive
Sistemele de putere din vehicule moderne necesită cupru gros:
- Invertoare pentru vehicule electrice (EV) - curente de sute de amperi
- Sisteme de management baterie (BMS) - monitorizare și balanasare
- Convertoare DC-DC - alimentare 12V/48V
- Sisteme de încărcare on-board
Conform JLCPCB, industria auto reprezintă peste 30% din cererea globală de heavy copper PCB.
Energie Regenerabilă
- Invertoare solare - conversie DC-AC de înaltă putere
- Controlere de încărcare - pentru sisteme off-grid
- Invertoare eoliene - sisteme de putere mare
Pentru mai multe despre aplicații în energie, vezi PCB pentru energie regenerabilă.
Electronice Industriale
- Controlere de motoare - VFD-uri, servo drives
- Alimentatoare industriale - surse switching de mare putere
- Echipamente de sudură - curenti foarte mari
- Sisteme UPS - backup de putere
Alte Aplicații
- Amplificatoare audio - clase AB și D de mare putere
- Transformatoare planare - alternative compacte la transformatoare clasice
- LED-uri de mare putere - iluminat industrial și stadion
Cupru Gros vs Cupru Standard: Comparație Detaliată
| Caracteristică | Standard (1oz) | Heavy (3oz+) |
|---|---|---|
| Capacitate curent | Limitată | 3-10x mai mare |
| Disipare termică | Moderată | Excelentă |
| Cost | 1x | 2-5x |
| Lățime minimă traseu | 3-4 mil | 8-12 mil |
| Spațiere minimă | 3-4 mil | 8-12 mil |
| Complexitate fabricație | Standard | Ridicată |
| Aplicații tipice | Electronică generală | Putere, automotive |
De Ce Costă Mai Mult?
Fabricarea PCB-urilor cu cupru gros necesită:
- Mai mult material de cupru
- Timpi de electroplacare mai lungi
- Etchingmai dificil (undercut mai mare)
- Reguli de design mai stricte
- Inspecție suplimentară
Considerații de Design pentru Cupru Gros
1. Lățimi și Spațieri Mai Mari
Cuprul gros necesită undercut mai mare la gravare. Conform Epectec, pentru fiecare oz de cupru, adaugă ~1 mil la lățimea și spațierea minimă.
| Grosime Cupru | Lățime Minimă | Spațiere Minimă |
|---|---|---|
| 1 oz | 4 mil | 4 mil |
| 2 oz | 6 mil | 6 mil |
| 3 oz | 8 mil | 8 mil |
| 4 oz | 10 mil | 10 mil |
| 6 oz | 14 mil | 14 mil |
2. Via-uri și Plating
Via-urile în PCB-uri cu cupru gros necesită atenție specială:
- Raport de aspect mai strict
- Pot necesita umplere (via filling)
- Considerații pentru stress termic
3. Combinații de Grosimi
Tehnologia modernă permite combinarea de grosimi diferite pe aceeași placă:
- Straturi externe: 4oz pentru power
- Straturi interne: 1oz pentru semnale
- Acest lucru optimizează costul și performanța
> Expert Insight - Hommer Zhao:
> "Am văzut ingineri care specificau cupru de 4oz pentru întreaga placă când aveau nevoie doar pe câteva trasee. Combinația de grosimi poate reduce costul cu 30-40% fără a compromite performanța."
Cum Să Calculezi Grosimea Necesară
Pași pentru Calcul:
1. Identifică curentul maxim pentru fiecare traseu
2. Determină creșterea de temperatură acceptabilă (tipic 10-20°C)
3. Folosește un calculator IPC-2221 sau formula:
Formula simplificată:
```
I = k × ΔT^0.44 × A^0.725
```
Unde:
- I = curent în Amperi
- k = 0.048 (traseu extern) sau 0.024 (intern)
- ΔT = creștere temperatură în °C
- A = aria secțiunii în mils²
Exemplu de Calcul:
Cerință: Traseu pentru 5A, ΔT max 10°C, extern
Cu cupru de 1oz (1.4 mils grosime):
- Lățime necesară: ~5mm (foarte lat)
Cu cupru de 3oz (4.1 mils grosime):
- Lățime necesară: ~1.7mm (mult mai rezonabil)
Pentru calcule precise, folosește calculatorul nostru de lățime traseu.
Verificare DFM pentru Heavy Copper
Înainte de producție, verifică:
- ✅ Lățimi de traseu respectă minimele pentru grosimea aleasă
- ✅ Spațieri adecvate (atenție la high voltage!)
- ✅ Via-uri cu raport de aspect corespunzător
- ✅ Planuri de masă pentru echilibru termic
- ✅ Marcaje clare pentru grosimile diferite în stackup
Pentru verificare profesională, folosește serviciul nostru de verificare DFM.
Concluzie
PCB-urile cu cupru gros sunt esențiale pentru electronica de putere modernă. Alegerea corectă a grosimii poate face diferența între un produs fiabil și unul care se defectează prematur.
Folosește cupru standard (1-2oz) când:
- Curenții sunt sub 2A per traseu
- Nu ai cerințe termice speciale
- Bugetul este limitat
Folosește cupru gros (3oz+) când:
- Curenții depășesc 3A per traseu
- Ai componente de putere care generează căldură
- Aplicația este automotive, industrial sau power electronics
Nu uita: Combină grosimi diferite pe aceeași placă pentru optimizare cost/performanță.
---
Surse și Referințe
1. JLCPCB - Benefits and Applications of Heavy Copper PCBs - Ghid aplicații
2. Epectec - Heavy Copper PCB Design - Reguli de design
3. Sierra Circuits - Copper for PCBs - Proprietăți cupru
4. IPC-2221B - Generic Standard on Printed Board Design