Kupferdicke und Kupfergewicht von Leiterplatten verstehen

Strom fließt durch Leiterplatten entlang ihrer Kupferschichten. Achten Sie daher beim Stapeln auf die Dicke des Leiterplattendielektrikums bzw. der Leiterplattendicke und auch auf die Kupferdicke der Leiterplatte. In diesem Artikel erfahren Sie, warum dies ein wichtiger Punkt ist.

Die Wahl der falschen Materialstärke kann die Schaltungsleistung erheblich beeinträchtigen. Es ist jedoch wichtig, den Zusammenhang zwischen Kupfergewicht und Signalübertragung zu verstehen.

Wenn Sie Designs außerhalb der Standardwerte in Betracht ziehen, lesen Sie diesen Artikel weiter. Diese Informationen geben Aufschluss über die Leiterplattendicke und ihre Bedeutung.

Was ist die Kupferdicke einer Leiterplatte?

Hersteller verwenden bei der Leiterplattenproduktion eine Standarddicke des Kupfermaterials, üblicherweise 0.5 oz/sq ft oder 1.0 oz/sq ft. Dieses Verhältnis von Kupfergewicht zu Dicke wird allgemein in Unzen angegeben.

Das Kupfergewicht wird anhand des Gewichts des gleichmäßig auf einen Quadratfuß verteilten Kupfers gemessen. Die endgültige Dicke der Kupferfolie beträgt 1.37 mil oder 0.0348 mm.

Metallarbeiter produzieren im Allgemeinen Kupfer mit einer Dicke von etwa 1 Unze. Diese Dicke kann jedoch je nach Projektanforderungen geändert werden.

Während eine Kupferdicke von 1 oz oft für die Leiterplattenproduktion ausreicht, kann eine Erhöhung der Dicke den Herstellungsprozess erschweren und die Produktionskosten sowie den Zeitaufwand erhöhen. Ingenieure bevorzugen jedoch häufig eine größere Breite der Kupferleiterbahnen, da dies die elektrische Leitfähigkeit verbessert.

Übliche Kupferdicke für Leiterplatten

    1. 0.5 Unzen Kupferstärke

    2. 1 Unzen Kupferstärke

    3. 2 Unzen Kupferstärke

    4. 20 Unzen Kupferstärke

0.5 oz Kupferdicke

Eine Kupferdicke von 0.5 oz wird typischerweise für Innenlagen von Leiterplatten verwendet und gilt als nicht standardmäßige Konstruktion. Hersteller wenden diese Dicke auf Anfrage an. Sie kann auch als Ausgangskupfergewicht für Leiterplatten verwendet werden, die ein Endkupfergewicht von 1 oz anstreben, insbesondere für Innenlagen.

1 Unzen Kupferstärke

1 oz Kupferdicke ist die Standard-Innenschicht für die meisten PCB-Designs. Sie eignet sich für Endkupfergewichte von 1–2 oz. Ebenso ist sie das Standard-Ausgangskupfergewicht für Außenschichten mit einem Endkupfergewicht von 2 oz.

2 Unzen Kupferstärke

2 oz Kupferdicke ist eine Standard-Innenschicht und wird häufig für Innenschichten von Leiterplatten mit einem Endgewicht von 3 oz Kupfer verwendet. Darüber hinaus ist eine Kupferdicke von 2 oz auch eine gängige Ausgangsdicke für die Außenschichten von Leiterplatten.

Standard-Leiterplattendickentabelle

Umrechnung von Kupferdicke und -gewicht für Leiterplatten:

Umrechnungskoeffizienten:

·   1 Unze = 28.35 g

·   1 Fuß = 30.48 cm

·   1 ft² = 0.093 m² = 930 cm²

·   Kupferdichte = 8.9 g/cm³

Warum ist die Kupferdicke einer Leiterplatte wichtig?

Hersteller können neben den Abmessungen von Leiterplatten häufig auch die Kupferdicke ändern. Das Kupfergewicht kann jedoch auch andere Eigenschaften der Leiterplatten drastisch verändern.

Die Dicke von Kupferleiterbahnen bzw. deren Schichten trägt zur Strombelastbarkeit von Leiterplatten bei. Dies lässt sich durch die Kenntnis der Dickeneigenschaften von Kupfer zumindest teilweise bestimmen.

Darüber hinaus ist die Breite der Kupferleiterbahnen entscheidend. Sie trägt dazu bei, die Eignung der Kupferdicke für impedanzkontrollierte Platinen zu bestimmen.

Darüber hinaus müssen beim Stapelaufbau auch das Gewicht der Leiterplatte, die Anschlusstypen und die Segmentkompatibilität berücksichtigt werden.

Warum Schwerkupfer verwenden?

Normalerweise wird bei der Montage von Leiterplatten Kupfer mit einer Dicke von 1 oz bis 3 oz verwendet. Allerdings gibt es keine geeignete Definition für Dickkupfer.

Normalerweise liegt die Kupferdicke bei schwerem Kupfer zwischen 2 und 20 oz. Die Kupferdicke bei intensivem Kupfer liegt zwischen 24 und 200 oz. Hersteller verwenden schweres Kupfer aus folgenden Gründen:

Zur Herstellung kompakter Produkte durch Platzierung mehrerer Kupfergewichte auf denselben Lagen. Zur Unterstützung größerer stromführender Anwendungen.

• Zur Reduzierung von Überhitzung und Beschädigung bei hoher Wärmeleitfähigkeit.

• Es verbessert die thermische Überwachung.

• Um einen höheren Stromfluss von einer Schicht zur anderen zu leiten und gleichzeitig Wärme auf eine äußere Schicht zu übertragen.

• Für eine Planerübertragung mit hoher Leistungsdichte auf der Leiterplatte

• Es bietet eine hohe mechanische Festigkeit für schwere Steckverbinder und bedrahtete Komponenten.

Unterschiedliche Kupferdicken in PCB-Schichten

Leiterplattenschichten werden häufig mit unterschiedlichen Kupferdicken hergestellt. Für die darunterliegenden Schichten wird eine Kupferdicke von 1 oz verwendet. Für die äußeren Schichten wird Kupfer von 4 oz/sq ft verwendet.

Während des Betriebs kann die Leiterplatte übermäßige Hitze erzeugen, die die Leiterplatte verbiegen oder beschädigen kann. Hersteller können dieses Risiko verringern, indem sie in gegenüberliegenden Lagen die gleiche Kupferdichte verwenden.

Dank der Kupferdicke sind die Platinen auch bei häufigem, übermäßigem Stromfluss beständig. Sie gewährleisten Sicherheit auch bei wiederkehrenden Temperaturwechseln.

Darüber hinaus halten schwere Kupferplatinen Anwendungen in kritischen Situationen stand. Sie sind vorteilhaft für die Erzielung von Ergebnissen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung.

Wie misst man die Kupferdicke?

Die Dicke von Kupferleiterbahnen lässt sich mit verschiedenen Techniken effektiv messen. Anwender können die für ihre Stapelaufbauten geeigneten Methoden wählen.

Mikrometerschraube

Ein Mikrometer wird häufig verwendet, um die Schichtdicke von Kupfermaterial zu messen. Dabei kann das Kupfer auf der Oberfläche positioniert werden. Platzieren Sie das Metall in den Zwischenraum zwischen Amboss und Spindel. Anschließend berechnet das Messgerät die Kupferdicke des Films und zeigt den genauen Messwert an.

Sattel

Ein Messschieber ist eine weitere Möglichkeit, die Kupferdicke zu messen. Stellen Sie sicher, dass der Messwert Null ist. Legen Sie dann das Kupfer an und messen Sie die Dicke an mehreren Punkten, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Ultraschall-Dickenmessgerät

Ultraschallmessgeräte berechnen die identische Kupferdicke. Anwender können die für ihre Stapelung geeignete Methode wählen. Bei dieser Technik wandern die Wellen durch die Materialoberfläche und ermitteln die Kupferdicke. Die Zeit bis zur Rückkehr der Wellen wird gezählt.

Röntgenfluoreszenz

Diese Technik dient der Bestimmung des Kupfergewichts. Röntgenquellen regen das Material an und messen die von den Substanzen ausgehenden Strahlen.

Wirbelstromberechnung

Mit dieser Technologie werden leitfähige Beschichtungen auf Kupfer gemessen. Sie induziert Wirbelströme im Material, die zur Messung der Dicke der Substanz beitragen.

Anwendungen zur Gewichtsmessung

Die Gewichtsmessung ist auch eine effektive Methode zur Dickenberechnung. Mit dieser Anwendung können große Flächen mit einer Kupferdichte von etwa 8.96 g/cm² gemessen werden.

Optische Techniken

Techniken wie die Interferometrie eignen sich optimal zur Messung der Dicke dünner Kupferschichten. Sie erzeugen Lichtinterferenzmuster auf der Oberfläche und ermöglichen so eine präzise Dickenmessung.

Designüberlegungen für schweres Kupfer

·   Höhere Mindestanforderungen an den Gleisabstand

·   Überlegungen zur Via-Größe

·   Die größere Dicke der Lötstoppmaske

Höhere Mindestanforderungen an den Gleisabstand

Eine zunehmende Kupferdicke erfordert größere Abstände zwischen den Kupferelementen.

Der Leiterbahnabstand ist für alle Kupferstärken wichtig. Dieser Schritt zielt darauf ab, das Risiko einer Signalverschlechterung und Überhitzung zu verringern.

Entwickelt durch Größe

Integrierte Schaltkreise werden üblicherweise aus schwerem Kupfer hergestellt. Diese unterliegen einer höheren Stromübertragung. Stellen Sie daher sicher, dass die Durchkontaktierungen das erforderliche Stromverhältnis tragen können. Dadurch werden übermäßige Widerstandsverluste vermieden.

Gleichzeitig sorgen die größeren Vias für niedrigere Impedanzpfade für den elektrischen Ladungsfluss. Sie verringern die Widerstandserwärmung und minimieren den Spannungsabfall.

Bewerten Sie daher die Designauswahl anhand der Vias, die die höheren Stromlasten effektiv tragen können. Sie können je nach den verschiedenen Schichten der Leiterplatte stabile Verbindungen aufrechterhalten.

Die größere Dicke der Lötmaske

Aufgrund der höheren Oberflächenspannung können Lötstoppmasken auf schwerem Kupfer möglicherweise nur schwer haften.

Eine unzureichende Haftung der Lötmaske kann dazu führen, dass sie sich von der Leiterplatte ablöst. Dadurch liegt Kupfer frei. Dies kann Kurzschlüsse, Korrosion und andere unvermeidliche Probleme verursachen.

Um diese Probleme zu vermeiden, können Sie die Dicke der Lötmaske erhöhen. Dadurch entsteht eine größere Oberfläche, an der die Moleküle der Lötmaske haften können.

How To Wählen tDie richtige Kupferdicke für die Leiterplatte?

Leiterbahnbreite, Signalübertragung und Spannungsabfall sind entscheidende Faktoren bei der Berechnung des Kupfergewichts. Wählen Sie ein dickeres Kupfergewicht, wenn Ihre Platinen einen hohen Strom führen. So stellen Sie sicher, dass Ihre Kupferleiterbahnen keine übermäßige Wärme erzeugen.

Dementsprechend sollte das dünnere Kupfergewicht eingesetzt werden, um die Induktivität der Schichten zu reduzieren. Dadurch wird die Eigenschaft der hohen Signalintegrität erhalten.

Darüber hinaus werden schwere Kupfergewichte aufgrund ihrer Fähigkeit zur Aufnahme hoher Strombelastungen gesucht. Sie umfassen Dicken von 3 oz bis darüber. Sie ermöglichen ein bemerkenswertes Wärmemanagement.

Fazit:

Die Kupferdicke ist ein ebenso wichtiger Faktor wie andere Parameter bei der Materialauswahl für Ihr Projekt. Sie wird in Unzen angegeben. Änderungen in der Kupferdickentabelle können die Leistung elektronischer Schaltungen im Betrieb beeinträchtigen. Unterschiedliche Kupferdicken lassen sich effektiv auf derselben Leiterplattenoberfläche implementieren. Bei der Implementierung müssen jedoch verschiedene Faktoren berücksichtigt werden.