Можно ли использовать другой материал с такими же характеристиками на замену толстой меди?

(Например: вместо использования FR-4 со 150 мкм базовой меди, другой материал с 50 или 75 мкм меди)

Простой ответ — да. Медь обычно выбирают из-за её исключительных характеристик по отношению к другим металлам: конструктора предпочитают качества такие, как низкое сопротивление, лёгкая формуемость, обширная совместимость с другими процессами и материалами, стабильность во времени и при температуре, невысокая стоимость и относительно лёгкая доступность. На практике, альтернативы вряд ли принесут желаемые конструкторами преимущества: лучшие характеристики, небольшие размеры, низкую стоимость и потребление.

Если необходима печатная плата (ПП) с 35 мкм или 70 мкм медью вместо 150 мкм, очевидным решение является использование широких проводников. Цена здесь в том, что для ПП требуется большая площадь, которая не может быть допустимым компромиссом.

Явно, что медь не может быть единственным доступным проводником для разработчиков электроники. Альтернатива может попытаться преодолеть различные проблемы: коммерческие или технические. Сюда могут попадать цена и доступность, или может быть требование определённых механических свойств, или коррозионная стойкость. В некоторых случаях, может рассматриваться внешний вид проводников.

В отношении конструкции проводников ПП, в особенности, первый аспект рассмотрения — сопротивление ρ выбранного проводника. Это константа любого материала, эквивалентная сопротивлению образца, имеющего единичную площадь сечения и длину. Математически, ρ = RA/l (R = сопротивление, А = площадь сечения, l = длине), выраженное в единицах МКС как Ом-м (иногда — Ом-см). Сопротивление меди — 1.77×10−6 Ом-см.

Отсюда, R = ρl/A, предполагается, что можно заменить 150 мкм медный проводник на 35 мкм, но в четыре раза более широкий. Ясно, что это должно занять больше места на ПП. Можно рассмотреть замену проводящего материала. Следовательно, медь трудно сопоставить с чем-либо по стоимости, экологии и совместимости с другими электронными материалами и производственными процессами.

Иногда используется алюминий в таких применениях, как крупные и силовые преобразователи в автомобильной электронике и зелёной энергетике. Алюминий примерно вполовину дешевле и легче на килограмм, чем медь, может быть более экономичным для очень больших проводников.

Однако, сопротивление выше, чем у меди, следовательно, требуется большая эффективность сечения, толстые или широкие проводники для достижения тех же электрических характеристик.

Необходимо также посмотреть на влияние температуры на сопротивление. Снижение температуры позволяет проводнику большую проводимость тока в отношении площади сечения. Однако, есть саморазогрев, пропорциональный 12R. Обычно используется таблица допустимых температур по току и площади проводника.

Использование специальных теплопроводящих диэлектриков могло бы помочь в снижении температуры и увеличении максимальных токов. Идя дальше, материалы IMS могли бы расширить диапазон, помогая рассеиванию тепла. Однако, это не всегда подходящее решение.

Серьёзное сокращение меди, по любой причине, может привести к подъёму цен. Далее необходимо рассмотреть стоимость и практичность внедрения альтернативного материала в производственный процесс, и как скоро цена меди может вернуться к нормальной.

.

***********************

Компания «БалтМедиа Партнёр» помогает внедрению и освоению эффективной техники на российском рынке производителей электроники.

Находясь в коммерческом партнёрстве с поставщиком предлагаются материалы для плат:

• Mitsui Copper Foil;
• Panasonic;
• Taconic.

По вопросам сотрудничества следует использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллинское шоссе, 206

Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов