So wählen Sie die richtige PCB-Kupferdicke aus?

Die Kupferleiterbahnen auf einer Leiterplatte übertragen elektronische Signale und verteilen die Energie zwischen Komponenten und Geräten. Dieses komplexe Netzwerk aus Leiterbahnen ermöglicht den harmonischen Betrieb aller Funktionselemente auf der Platine. Eine der wichtigsten Designentscheidungen bei der Entwicklung einer Leiterplatte ist die Bestimmung der geeigneten Kupferdicke der Leiterplatte für die Leiterbahnen. In diesem Artikel, Wir werden uns die gängigen Kupferdicken, die in Leiterplatten verwendet werden, genau ansehen, Besprechen Sie, warum die Verwendung von dickerem Kupfer bei Hochleistungsanwendungen von Vorteil ist, und gehen Sie auf die Schlüsselfaktoren ein, die Designer berücksichtigen müssen, wenn sie die optimale Kupferdicke für Leiterplatten für ihre jeweiligen Schaltungsanforderungen und -beschränkungen auswählen. Tauchen wir ein.

Übliche Kupferdicken, die in Leiterplatten verwendet werden

Unter Kupferdicke versteht man das Gewicht der auflaminierten Kupferfolie PCB-Substrat, ausgedrückt in Unzen pro Quadratfuß (oz/ft2). Typische Gewichte reichen von 0.5 oz zu 3 oz:

0.5-1 Unzen Kupferdicke: Eine extrem dünne Kupferfolie 0.0007 Zoll dick. Wird für Leichtgewichte verwendet, Niedrigstrom-Leiterplatten, bei denen enge Leiterbahnabstände und ein dünnes Leiterplattenprofil erforderlich sind. Die minimale Leiterbahngröße und der Mindestabstand sind mit einer Kupferdicke von einer Unze sehr gering.

1-2 Unze Kupfer: Das standardmäßige und gebräuchlichste Kupfergewicht für allgemeine Leiterplattendesigns. Es bietet ein Gleichgewicht zwischen elektrothermischer Leistung und Herstellbarkeit. Geeignet für die meisten Leiterplatten mittlerer Komplexität.

3 Unze Kupfer: Gilt als schwere Kupferplatine. Es ist robust genug für Hochstromstromkreise, die bis zu 8–10 A pro Leiterbahn verarbeiten kann, bevor Überhitzung oder Spannungsabfall zum Problem werden. Es bietet verbesserte Stabilität und Zuverlässigkeit.

Warum schweres Kupfer in Leiterplatten verwenden??

Während die Verwendung von schweren Kupferfolien die Leiterplattenkosten erhöht, Es gibt wichtige Vorteile, die es zur richtigen Wahl für Hochleistungsschaltungsdesigns machen:

• Handles higher current without overheating traces – The thicker copper has lower resistance, Dadurch kann mehr Strom fließen, ohne dass es zu einer übermäßigen Widerstandserwärmung kommt. Dies verhindert Schäden durch Übertemperatur.
• Lower voltage drop across traces at high currents – Thicker copper traces reduce unwanted voltage drop along the trace length, Sicherstellen, dass Signale und Strom auf der gesamten Leiterplatte mit den richtigen Pegeln bereitgestellt werden.
• Improved heat spreading and thermal management – Copper is an excellent thermal conductor. Schweres Kupfer fungiert als Wärmeverteiler, leitet die Wärme schnell von heißen Stellen weg und verteilt sie zur Ableitung über eine größere Fläche. Dies ermöglicht einen ordnungsgemäßen Betrieb des Kreislaufs bei höheren Temperaturen.
• Withstands high temps and repeated thermal cycling – The high thermal mass and conductivity of thick copper make it far more resistant to damage from high temperatures and repeated heating/cooling cycles compared to thin foils.
• Reduziert EMI compared to thinner traces – Thicker traces generate less electromagnetic interference vs thin traces with identical current, aufgrund des verringerten Wechselstromwiderstands. Diese EMI-Reduzierung kommt der EMV-Konformität zugute.
• Increases overall reliability and product lifetime – The superior current capacity, thermische Leistung, und Haltbarkeit von schwere Kupferplatine Verbessern Sie die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Produkts, insbesondere in anspruchsvollen Hochleistungsumgebungen.
  

So wählen Sie die Kupferdicke einer Leiterplatte aus?

Die Auswahl der optimalen Leiterplatten-Kupferdicke für ein bestimmtes Design erfordert die Berücksichtigung mehrerer miteinander verbundener Faktoren:

• Current levels – The expected maximum current in each trace determines the minimum thickness needed to avoid overheating. Zum Beispiel, Leiterbahnen mit mehr als 5 A benötigen normalerweise dickeres 2 Unzen Kupfer oder mehr. Passen Sie die Dicke an den Strom an.
• Number of layers – A PCB with more copper layers allows the use of thinner copper overall, da der Strom über mehrere Schichten verteilt werden kann. EIN 2-Schichtplatte benötigt für den gleichen Strom oft dickeres 2-Unzen-Kupfer im Vergleich zu einer 4- oder 6-Lagen-Platine.
• Target trace resistance – Lower resistance requires thicker traces all else being equal. Berechnen Sie den Widerstand pro Längeneinheit für verschiedene Dicken bei der gewünschten Leiterbahnbreite, um die Widerstandsziele zu erreichen.
• Cost – Thicker copper material intrinsically costs more than thin material. Wägen Sie die Kostensteigerung gegen die elektrischen Leistungsvorteile ab, um das Budget zu berücksichtigen.
• Manufacturing limits – Thick copper over 2oz may require special processing equipment. Es wirkt sich auch auf die erreichbare Trace-Auflösung aus, Abstand zwischen Spuren, und Registrierungsgenauigkeit. Informieren Sie sich über die Möglichkeiten des Herstellers.
• Thermal loads – Carefully calculate the overall thermal power dissipation in the PCB to ensure the copper can spread and sink the heat without overheating. Berücksichtigen Sie Umgebungstemperatur und Luft-/Flüssigkeitskühlungsoptionen.

Abschließende Gedanken

Die Auswahl der optimalen Kupferdicke beim PCB-Design ist ein komplexer Balanceakt, der eine gründliche Analyse der zu erwartenden Strombelastungen erfordert, Wärmeableitungseigenschaften, Einschränkungen bei der Herstellbarkeit, und Materialkostenkompromisse. Schwerere Kupfergewichte mit hervorragender Stromkapazität und thermischer Leistung gehen allerdings mit größeren Platinenabmessungen und höheren Kosten einher. PCB-Designer müssen die Dicke der Leiterbahnkupfer sorgfältig an die elektrischen Anforderungen und Einschränkungen der Anwendung anpassen, unter Berücksichtigung aller voneinander abhängigen Designfaktoren. Mit fundierten Entscheidungen zur Leiterbahndicke, Die Platinenleistung kann innerhalb des verfügbaren Budgets und der Fertigungsmöglichkeiten maximiert werden. Kontaktiere uns wenn Sie Hilfe bei der Bestimmung des idealen Kupfergewichts für Ihre nächste Leiterplatte benötigen.