Vollständiger Leitfaden zur Kupferdicke von Leiterplatten

Die Dicke des in Leiterplatten verwendeten Kupfers hat einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte. Unabhängig davon, ob Sie PCB-Designer, Ingenieur oder Elektronik-Enthusiasten sind, ist es wichtig, die Bedeutung der Kupferdicke zu verstehen, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen und spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Lasst uns gleich eintauchen!

Was ist die Kupferdicke einer Leiterplatte?

Die Kupferdicke einer Leiterplatte bezeichnet die Messung der Dicke der Kupferschicht auf einer Leiterplatte und spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, der Wärmeableitung und der Gesamtleistung der Leiterplatte.

Die Kupferdicke wird üblicherweise in Unzen (oz) gemessen, was das Gewicht von Kupfer pro Quadratfuß (oz/ft²) oder in Mikrometern (μm) darstellt. Die Standardoptionen für die Kupferdicke für Leiterplatten reichen von 0.5 oz (17 μm) bis 3 oz (105 μm), obwohl für spezifische Anforderungen auch kundenspezifische Dicken realisiert werden können.

Standard-PCB-Kupferdicke

Hier ist die Umrechnungstabelle für die Kupferdicke

Laut Tabelle entspricht 1 Unze Kupfer 1.37 Mil, wobei 1.37 Mil die Dicke einer einzelnen Unze Kupfer ist, die flach gepresst und über eine Fläche von einem Quadratfuß verteilt wird.

Die Mehrheit der Unternehmen betrachtet dies als die Standard-Kupferdicke für Leiterplatten. Sofern der Käufer nichts anderes angibt, wird er diese Dicke verwenden, und das aus gutem Grund. Ein 1-Unzen-Kupfer kann für die meisten Anwendungen mehr als genug Strom führen. Daher sind sie sehr vielseitig und können sowohl in starren als auch in flexiblen Leiterplatten verwendet werden.

Warum schweres Kupfer in einer Leiterplatte verwenden?

Obwohl dickes Kupfer nicht für jede Leiterplatte erforderlich ist, wird es in bestimmten Anwendungsfällen notwendig, beispielsweise bei Leiterplatten mit hohem Stromverbrauch oder solchen, die bei hohen Temperaturen betrieben werden. Um Ihnen bei der Bestimmung der benötigten Menge an dickem Kupfer zu helfen, hat das IPC einige Normen entwickelt, die Stromgrenzen, den gewünschten Temperaturanstieg und die Kupferdicke/-breite in Bezug auf die Anforderungen festlegen.

• Verwenden Sie IPC-2221 für die Leiterbahndicke: Doppelseitige Leiterplatten sind günstiger als vierlagige Ausführungen. Dadurch können Sie Kosten sparen, insbesondere bei größeren Bestellmengen.

• Verwenden Sie das IPC-2152-Nomogramm für Leiterbahnen: Diese Tabelle hilft Ihnen, die erforderliche Leiterbahnbreite auf der Leiterplatte für einen gewünschten Strom, Temperaturanstieg und Kupfergewicht zu berechnen, oder umgekehrt.

Die IPC-Standards bieten eine wertvolle Referenz für Leiterplattenentwickler, -hersteller und -bestücker. Sie geben Einblicke in bewährte Verfahren und branchenweit anerkannte Ansätze zur Auswahl von Kupferdicke und -breite basierend auf Stromgrenzen und gewünschter Temperaturerhöhung. Durch die Einhaltung dieser Standards können Leiterplattenexperten die Integrität und Zuverlässigkeit ihrer Designs sicherstellen und die erforderlichen elektrischen und thermischen Anforderungen der Anwendung erfüllen.

So wählen Sie die Kupferdicke einer Leiterplatte aus

Bei der Bestimmung der optimalen PCB-Kupferdicke sind zwei Schlüsselelemente zu berücksichtigen. Das erste ist die aktuelle Kapazität des Zylinders für einen akzeptablen Wärmeanstieg. Die zweite ist die mechanische Festigkeit, die durch die Kupferdicke, die Lochgröße und die Frage, ob Stützdurchkontaktierungen vorhanden sind oder nicht, bestimmt wird.

Sie müssen nicht immer eine andere Kupferdicke als einen Standardwert angeben. Die typische PCB-Kupferdicke auf einem kupferkaschierten Laminat beträgt 0.5 Unzen/Quadratfuß oder 1.0 Unzen/Quadratfuß, obwohl sie bei Bedarf im Allgemeinen schwereres Kupfer beschaffen oder freiliegendes Kupfer bei Bedarf auf die gewünschte Dicke plattieren können. Diese zusätzlichen Verarbeitungsschritte oder Materialien erfordern einige zusätzliche Kosten und Zeit, sind aber nicht so schwierig, dass ein Leiterplattenhersteller einen solchen Auftrag nicht bewältigen kann.

Überlegungen zur Kupferdicke für verschiedene PCB-Typen

Bei der Auswahl der Kupferdicke für verschiedene Arten von Leiterplatten (PCBs) können je nach Art des PCB-Designs und der beabsichtigten Anwendung besondere Überlegungen angestellt werden. Hier sind einige Überlegungen zur Kupferdicke für verschiedene PCB-Typen:

• Einseitige Leiterplatten: Einseitige Leiterplatten besitzen Kupferleiterbahnen auf einer Seite, während die andere Seite üblicherweise nichtleitend ist. Die Kupferdicke ist bei diesen Leiterplatten in der Regel standardisiert und üblicherweise in den Varianten 1 oz (35 µm) oder 2 oz (70 µm) erhältlich. Dickere Kupferschichten können erforderlich sein, wenn die Schaltung eine höhere Strombelastbarkeit oder eine verbesserte Wärmeableitung erfordert.

• Doppelseitige Leiterplatten: Doppelseitige Leiterplatten verfügen über Kupferleiterbahnen auf beiden Seiten, die über Durchkontaktierungen (Vias) oder durchkontaktierte Löcher (PTHs) verbunden sind. Die Wahl der Kupferdicke hängt von Faktoren wie der Komplexität der Schaltung, dem Strombedarf und der Wärmeableitung ab. Gängige Kupferdicken für doppelseitige Leiterplatten sind 1 oz (35 µm), 2 oz (70 µm) und 3 oz (105 µm).

• Mehrlagige Leiterplatten: Mehrlagige Leiterplatten bestehen aus mehreren Kupferschichten, die durch Isoliermaterial (Substrat) getrennt und über Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind. Die Kupferdicke der inneren und äußeren Lagen kann unterschiedlich sein. Die Kupferdicke der inneren Lagen ist in der Regel geringer und liegt typischerweise zwischen 17 µm (0.5 oz) und 70 µm (2 oz), während die Kupferdicke der äußeren Lagen oft größer ist und je nach Designanforderungen zwischen 35 µm (1 oz) und 105 µm (3 oz) liegt.

Regeln für den Mindestabstand von Kupfergewichten

Der Mindestabstand zwischen Kupferelementen auf einer Leiterplatte (PCB) hängt vom Gewicht oder der Dicke des Kupfers ab. Hier sind einige allgemeine Richtlinien für den Mindestabstand des Kupfergewichts:

Um eine ordnungsgemäße elektrische Isolation und zuverlässige Leistung zu gewährleisten, wird empfohlen, die vom Leiterplattenhersteller bereitgestellten Designrichtlinien zu konsultieren oder eine Designsoftware mit integrierten Designregelprüfungen (DRC) zu verwenden, um die Mindestabstandsanforderungen basierend auf dem gewählten Kupfergewicht zu überprüfen.

Angabe der Kupferdicke der Leiterplatte

Wenn Sie Ihre Leiterplatte fertiggestellt haben und sicherstellen möchten, dass Ihr Hersteller Ihre Designdaten, einschließlich des Kupfergewichts, versteht, stellen Sie sicher, dass Sie diese Daten Ihrem Hersteller mitteilen. Hier ist ein wichtiger Punkt zu beachten: In Ihren Gerber-Dateien wird Ihre Kupferdicke nicht angegeben. Gerber-Dateien liegen nur in 2D vor, nicht in 3D. Stattdessen sollten Sie diese Informationen in eine Stapeltabelle in den Fertigungszeichnungen einfügen oder zumindest einen Bericht über den Stapelaufbau der Platinenschichten erstellen, den Sie an Ihren Hersteller senden können.

Hinweis: Wenn Sie einem Leiterplattenhersteller die Kupferdicke mitteilen, ist es wichtig, dessen Designrichtlinien zu konsultieren und eine klare Dokumentation bereitzustellen, aus der das gewünschte Kupfergewicht oder die gewünschte Kupferdicke für jede Schicht hervorgeht. Um Missverständnisse zu vermeiden, ist die direkte Kommunikation mit dem Hersteller und die Überprüfung der Spezifikationen vor der Produktion von entscheidender Bedeutung.

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