Même piste, deux fois plus de cuivre
Une once de cuivre correspond à environ 35 µm, deux onces à environ 70 µm. Doubler l'épaisseur double la section de chaque piste sur cette couche, la résistance est donc divisée par deux : une piste de 1 oz présente une résistance d'environ 0,5 mΩ par carré, une piste de 2 oz à environ 0,25 mΩ.
Voilà l'explication électrique. Tout le reste (coût, taille minimale des éléments, contrôle de la gravure, planéité du panneau) découle du procédé nécessaire à la production de la couche plus épaisse.
L'apport de la résistance
Prenons un courant de 1 A traversant une piste de 100 carrés de long. À 0,5 mΩ par carré, la piste dissipe environ 0,5 mW par carré, soit 50 mW au total, avec une chute de tension d'environ 49 mV. À 2 oz, la même piste subit une chute de tension d'environ 25 mV et dissipe 25 mW.
Sur une alimentation de 3,3 V, ces valeurs déterminent la marge de manœuvre de la conception. Sur une alimentation de 48 V, la chute de tension est beaucoup moins importante, et c'est l'élévation de température – et non la chute – qui justifie l'ajout de cuivre.
Coût et règles de conception
Le poids du cuivre a un coût double : celui de la feuille et celui du temps de métallisation nécessaire pour l'obtenir. Une feuille plus épaisse se grave différemment ; par conséquent, la largeur minimale des lignes et des espaces qu'un fabricant peut gérer augmente avec le poids. Une carte nécessitant des éléments de 0,06 mm et une épaisseur de 2 oz partout est plus complexe à fabriquer qu'une carte utilisant une épaisseur de cuivre importante dans les plans et les zones de dépôt larges.
Trois conséquences pratiques :
Privilégiez la conception à l'épaisseur. Élargissez les pistes en fonction de l'espace disponible, puis choisissez l'épaisseur de cuivre qui respecte l'objectif d'élévation de température.
Utilisez une épaisseur de cuivre importante là où le courant est le plus fort. Une structure mixte avec 2 oz sur les couches d'alimentation et 1 oz sur les couches de signal est moins coûteuse qu'une structure uniforme de 2 oz et généralement tout aussi performante. Vérifiez le connecteur, pas seulement la piste. Une piste épaisse alimentant un connecteur à pas fin déplace le goulot d'étranglement au lieu de le supprimer.
Choix entre les différentes options
Pour la plupart des cartes numériques et analogiques basse consommation, 1 oz est suffisant et des détails de 0,06 mm sont plus avantageux qu'un surplus de cuivre. Pour les alimentations, les étages de moteurs et les composants de batteries, 2 oz constituent généralement le point de départ. Lorsque le chemin du courant ne peut être élargi, on utilise des pistes à forte épaisseur de cuivre.
Si le courant et la largeur disponible dépassent 3 oz, page PCB en cuivre épais liste la plage publiée (0,5–20 oz extérieur, 0,5–10 oz intérieur) et le guide de conception explique ce qui doit être modifié dans la mise en page avant l'établissement du devis.
