Überlegungen zur Verwendung von schwerem Kupfer im Design

Viele Leiterplattenhersteller verwenden bei der Prototypenfertigung Schwerkupfer. Wenn Sie das Gleiche vorhaben, sollten Sie bei der Verwendung von schwerem Kupfer in Ihrem PCB-Design Folgendes beachten.

Überlegungen zu schwerem Kupfer

Bei den Außenschichten gibt es für schweres Kupfer zwei zusätzliche Überlegungen. Der erste und einfachste Weg ist der Lötstopplack. Wenn flüssiger Lötstopplack verwendet wird, sind mehrere Schichten erforderlich, um schwere Kupferleiterbahnen ausreichend zu schützen. Dieses Problem wird durch 3D-gedruckte Lötmasken gemildert, diese Technologie ist jedoch nicht in jeder Einrichtung oder in jeder Farbe verfügbar.

Zweitens können oberflächenmontierte Pads beeinträchtigt werden schweres Kupfer. Ihre Gerber-Datei gibt die Leiterbahnbreite an der Basis der Leiterbahn an, SMT erfolgt jedoch am oberen Rand der Leiterbahn. Bei schwerem Kupfer kann die Oberseite des SMT-Pads mehrere Millimeter dünner sein als vorgesehen, was zu einer schwierigeren Platzierung und möglicherweise einer schwächeren Lötstelle führt.

Querschnittsfläche von Leiterbahnen und Vias

Eine der wichtigsten Berechnungen bei Hochstromanwendungen ist die Querschnittsfläche einer Leiterbahn. IPC 2152 zeigt (konservative) Querschnittsflächen, die für bestimmte Stromstärken erforderlich sind, die Berechnung der Fläche einer trapezförmigen Leiterbahn bleibt jedoch den Entwicklern überlassen. Sicher, die Fläche eines Trapezes ist h*(b1+b2)/2, h ist offensichtlich das Kupfergewicht (in mil!) und b1 ist offensichtlich die Leiterbahnbreite, aber was ist b2? Die Vertriebs- und Planungsabteilungen Ihres Leiterplattenherstellers wissen, um wie viel kleiner die Oberseite der Leiterbahn als die Unterseite ist. Fragen Sie daher unbedingt nach. Beachten Sie, dass der Unterschied von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich ist.

Die Querschnittsfläche einer Durchkontaktierung ergibt sich aus der Kenntnis der Beschichtungsstärke in der Durchkontaktierung. Bei der Beschichtung der Klasse 2 ist die Durchkontaktierungswand 20 Mikrometer (0.0008 Zoll) dick. Bei einer Beschichtung der Klasse 3 ist die Durchkontaktierungswand 25 Mikrometer (0.0010 Zoll) dick. Verwenden Sie diese Dicken und den Durchmesser Ihres Vias, um die Querschnittsfläche eines Vias zu berechnen. Beachten Sie dabei, dass der Querschnitt einen Ring bildet. Beachten Sie, dass für Platinen der Klasse 3 häufig eine Beschichtung der Klasse 2 gefordert wird. Eine Lochwandbeschichtung mit einer Dicke von mehr als 25 Mikrometern ist bei kleinen Stückzahlen kein Problem, wird jedoch für ein Produktionsteil nicht empfohlen. Das Duplizieren von Durchkontaktierungen ist normalerweise eine bessere Lösung als das Überplattieren. Die Verwendung einer leitfähigen Via-Füllung hilft nur geringfügig. Das Via-Füllmaterial ist ein Epoxidharz, was bedeutet, dass die Stromtragfähigkeit nicht so hoch ist wie bei reinem Silber oder Kupfer.

Der Ätzprozess hat sich verbessert

Schwerkupfer-Leiterplatten wurden einst durch einen komplexen Ätzprozess strukturiert. Dieser Prozess hinterließ ungleichmäßige Spuren und ungenaue Hinterschneidungen. Heutzutage ist der Ätzprozess spezialisierter und fundierter, wenn bei der Prototypenproduktion schweres Kupfer verwendet wird. Durch technologische Fortschritte können nun schwere Kupferstrukturen durch die Kombination von Hochgeschwindigkeitsbeschichtung und Differenzätzen gebildet werden. Durch diesen Prozess entstehen einfache Unterschneidungen und gleichmäßige Seitenwände.

Wärmeanstieg und Stromfluss sind analog

Leiterplatten aus schwerem Kupfer sind stromführend. Die Stromstärke hängt jedoch von der Dicke und Breite des Kupfers und dem höchsten Temperaturanstieg ab, dem die Leiterplatte standhalten kann. Um den maximalen Strom zu bestimmen, den eine Leiterbahn sicher führen kann, müssen Sie den mit dem angelegten Strom verbundenen Wärmeanstieg ermitteln.

Die Vorteile für Ihre Prototypenproduktion sind zahlreich

Wenn Sie schweres Kupfer für Ihre Leiterplatte verwenden, erreichen Sie eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Belastungen und eine höhere mechanische Festigkeit an den Anschlussstellen. Wenn Sie außerdem schweres Kupfer verwenden, vermeiden Sie Schaltkreisausfälle bei hohen Temperaturen, und die kupferbeschichteten Durchkontaktierungen sind in der Lage, einen höheren Strom durch die Platine zu leiten, um die Wärme an einen externen Kühlkörper abzuleiten.

Über Sieg 

Victory ist ein professioneller Leiterplattenhersteller, der im Jahr 2005 gegründet wurde. Als spezialisierter Hersteller für Mehrfachtypen, kleine bis mittlere Serien und schnelle Produktion bestehen wir darauf, unseren Kunden 3H-Leiterplatten (hohe Qualität, hohe Präzision und hohe Dichte) anzubieten .

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