1 oz Kupferstärke | Leiterplattendicke: Der ultimative Leitfaden zu Kupfergewichten auf Leiterplatten

Einführung

Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum pCB-Kupferstärke eigentlich wichtig ist? Oder vielleicht fragen Sie sich, ob Sie 1 Unze oder 2 Unzen Kupfer für Ihre Platine verwenden sollen? Glauben Sie mir, Sie sind damit nicht allein. Die Kupferstärke ist eines dieser grundlegenden, aber etwas verwirrenden Details beim Leiterplattendesign.

Die Entscheidung zwischen 1 Unze und 2 Unzen Kupfer betrifft nicht nur, wie viel Strom Ihre Platine verkraften kann. Sie wirkt sich tatsächlich auch auf viele andere Aspekte aus – wie beispielsweise die Signalintegrität, die mechanische Belastbarkeit der Platine, die Kosten und sogar die Lebensdauer.

In diesem Leitfaden erläutern wir alles, was Sie über die Kupferdicke von Leiterplatten wissen müssen. Wir erklären, was „Unze-Kupferdicke“ überhaupt bedeutet, warum 1 Unze Kupfer normalerweise der Standard ist und wann es sinnvoll ist, auf 2 Unzen Kupferdicke zu wechseln – oder sogar auf Leiterplatten mit schwerem Kupfer zu setzen. Wir zeigen praktische Beispiele, geben nützliche Tipps aus der Fertigung und liefern hilfreiche Diagramme, um alles verständlich darzustellen. Ob Sie gerade ein Prototyp entwickeln oder ein Gerät bauen, das hohe Leistungen bewältigen muss – hier sind Sie richtig beraten.

Verständnis der Kupferdicke und des Kupfergewichts bei Leiterplatten

Wenn wir über die Kupferdicke in einer Kupferdicke sprechen, meinen wir im Grunde, wie viel Kupfer auf die Leiterplatte aufgebracht wird, um all diese kleinen Leiterbahnen und Kontakte herzustellen. In der Leiterplattenindustrie sagen wir normalerweise nicht einfach 'Millimeter'. Stattdessen verwenden wir eine altmodische Einheit: Unzen pro Quadratfuß, kurz 'oz'. Das klingt merkwürdig, bezieht sich aber buchstäblich auf das Gewicht des Kupfers, das über eine bestimmte Fläche verteilt ist.

Was ist „1 Unze Kupferdicke“?

• 1 Unze Kupferdicke eignet sich für die meisten Signalverbindungen und eine moderate Stromversorgung. Stellen Sie sich eine Kupferschicht vor, die genau eine Unze wiegt und einen Fuß mal einen Fuß groß ist. Das ist 1 Unze Kupfer.
• Wenn man die Dicke dieser Schicht messen würde, wäre sie etwa 35 Mikrometer (oder 35 Mikrometer) dick. Das ist die Standarddicke, die bei vermutlich 90 % aller Leiterplatten zum Einsatz kommt. Sie ist ideal für die meisten gängigen Signale und eine ausreichende Stromversorgung.

Warum Unzen statt einfach der Dicke verwenden?

• Ehrlich gesagt, ist es eine Art Branchengewohnheit aus alten Zeiten, die sich bis heute gehalten hat. Damals war es einfacher, Kupfer nach Gewicht zu kaufen und zu messen.
• Das Gute daran ist, dass jetzt alle Werkzeuge darauf ausgelegt sind. Alle Rechner, die Ihnen vorgeben, wie breit eine Leiterbahn für eine bestimmte Stromstärke sein muss, verwenden ‚oz.‘ Dadurch wird das Leben heute eigentlich leichter.
• Als Entwickler müssen Sie jedoch beide Werte im Kopf haben – das Kupfergewicht und die tatsächliche Dicke in mm – damit Ihre Konstruktionen und Simulationen genau stimmen.

Kupferdicke im PCB-Design: Die Grundlagen

Warum die Kupferdicke entscheidend ist

Die Dicke des Kupfers legt im Grunde die Regeln dafür fest, was Ihre Platine kann und was nicht. Stellen Sie sich das so vor:

• Stromtragfähigkeit: Dickeres Kupfer ist wie eine breitere Autobahn für elektrischen Strom. Es kann wesentlich mehr Strom leiten, bevor es zu einer Überhitzung kommt.
• Kupferbahnbreite: Wenn eine Leiterbahn eine bestimmte Strommenge führen soll, bedeutet der Einsatz von dickeren Kupferlaminaten, dass Sie die Bahn schmaler gestalten können, wodurch Platz auf Ihrer Platine eingespart wird.
• Thermische Bewirtschaftung: Kupfer ist hervorragend darin, Wärme abzuleiten. Mehr Kupfer wirkt wie ein größerer Kühlkörper und verhindert, dass empfindliche Bauteile überhitzen.
• Mechanische Festigkeit: Dickeres Kupfer macht Pads und Bohrungen stabiler, wodurch die Leiterplatte bei der Montage, wenn Bauteile eingesteckt und verlötet werden, weniger leicht beschädigt wird.
• Zuverlässigkeit unter Belastung: Wenn es mal rauer zugeht – etwa bei Spannungsspitzen oder wenn sich die Platine ständig aufheizt und wieder abkühlt – ist dickeres Kupfer widerstandsfähiger. Es reißt, löst sich oder brennt weniger leicht durch.

Übliche Kupferstärken in der Leiterplattenindustrie

Standard-Kupfergewichte in der Leiterplattenindustrie sind typischerweise 0,5 oz, 1 oz, 2 oz, 3 oz und 4 oz Kupfer pro sq. ft, wobei 1 oz Kupfer der Standard für die überwiegende Mehrheit der Leiterplatten ist.

Tabelle der typischen Kupferstärken:

Kupferstärketabelle: Vergleich von 1 Unze und 2 Unzen Kupfer-PCBs

Eine der häufigsten Fragen betrifft den Unterschied zwischen 1 Unze und 2 Unzen Kupfer in der Leiterplattenkonstruktion . Hier ist ein leicht verständlicher Vergleich:

1 Unze vs. 2 Unzen: Was sollten Sie wählen?

• 1 Unze Kupfer : Es ist Ihre erste Wahl für alltägliche Anwendungen — wie die meisten Digital-Schaltungen, Signalweiterleitung und niederleistungsfähige Leiterplatten. Es ’ist aus gutem Grund der Standard.
• 2 Unzen Kupfer : Es kommt zum Einsatz, wenn es ernst wird — wir ’wir sprechen von hoher Leistung, starken Strömen oder Leiterplatten, die heiß laufen und eine bessere Wärmeableitung benötigen.
• Wenn Sie ’re vergleich zwischen 1 Unze und 2 Unzen Kupfer , denken Sie ’nicht nur an den Strom. Fragen Sie sich: Wie viel Platz habe ich? Wie sieht es mit meinem Budget aus? Und wie schmal müssen meine Leiterbahnen sein? Denn dickere Kupferschichten können Platz sparen, verursachen aber möglicherweise höhere Kosten und begrenzen feine Details. ’nicht nur an den Strom. Fragen Sie sich: Wie viel Platz habe ich? Wie sieht es mit meinem Budget aus? Und wie schmal müssen meine Leiterbahnen sein? Denn dickere Kupferschichten können Platz sparen, verursachen aber möglicherweise höhere Kosten und begrenzen feine Details.

Kupfergewicht: 1 Unze vs. 2 Unzen Kupfer-Leiterplatten

Die Auswirkung des Kupfergewichts auf das Leiterplattendesign

• 1 Unze Kupferdicke ist Ihr Allrounder. Er eignet sich hervorragend für die meisten digitalen Leiterplatten, wie z. B. Ihren Arduino oder Raspberry Pi, und ist auch die beste Wahl für flexibles PCB oder wenn Sie viele Komponenten in einem kleinen Raum unterbringen müssen.
• 2 Unzen Kupferstärke ist Ihr Spezialist für Leistung. Dies benötigen Sie für anspruchsvolle Aufgaben —dinge wie stromversorgungsschaltungen , Batteriemanagementsysteme oder Schaltungen zur Motoransteuerung.
• Die Kupfer-PCBs typischerweise , während 1 Unze standardmäßig ist, ermöglichen die meisten Hersteller eine einfache Aufrüstung auf 2 Unzen oder sogar 3 Unzen Kupfer für schweres Kupfer pCBs.

Unterschied der Kupferstärke in der Praxis

• Hier ist der größte Vorteil: Die Verdopplung von 1 oz auf 2 oz Kupferstärke bedeutet, dass Sie die Breite einer Leiterbahn halbieren können und sie dennoch die gleiche Strommenge führen wird. Das spart enorm Platz bei Leistungsleitungen!
• Aber es gibt einen Haken… je größer die Kupferstärke ist. Wenn Sie diese verwenden, werden die Herstellervorgaben für mindestgröße der Merkmale leiterbahnbreite und -abstand größer. So sparen Sie zwar Platz in der Breite, könnten aber die Möglichkeit verlieren, extrem feine, hochdichte Details umzusetzen.

Geeignete Kupferstärke in der Leiterplattenkonstruktion wählen -2

Tipps zur Auswahl des richtigen Kupfergewichts (fortgesetzt)

Gesamtstromverteilung analysieren:

Verwenden Sie einen Online-Leiterbahnbreitenrechner, um zu ermitteln, wie viel Strom jede Leiterbahn führen kann. Sie müssen Ihre PCB-Kupferstärke an den höchsten Strom anpassen, andernfalls könnten Ihre Leiterbahnen überhitzen oder eine Spannungssenkung verursachen.

Bewerten Sie Leiterbahnbreite und verfügbare Platinefläche:

Wenn Sie viel auf engem Raum unterbringen, ist der Wechsel von 1 Unze Kupfer bis zu 2 Unzen Kupfer eine klassische Maßnahme. Dadurch können Sie dünnere Leiterbahnen für Ihre Leistungsleitungen verwenden und wertvollen Platz für andere Komponenten freigeben.

Berücksichtigen Sie Platikdicke und Schichtaufbau:

• • Beachten Sie, dass die dickere Kupferschicht trägt zur Gesamtdicke Ihrer plattendicke bei . Bei komplexen, mehrlagigen Leiterplatten ist es üblich, verschiedene Varianten zu kombinieren. Sie könnten verschiedene Kupferstärken in Unzen auf den äußeren Lagen für empfindliche Hochgeschwindigkeitssignale verwenden und dann dickes, 2-Unzen-Kupfer auf einer inneren Lage als dedizierte Stromversorgungsebene einsetzen.

Thermisches Management bewerten:

Kupfer ist Ihr integrierter Kühlkörper. Wenn Sie beispielsweise ein helles LED-Array oder leistungsschaltungen , indem 2-Unzen-Kupfer-Leiterplatten können Ihre Kühlleistung verdoppeln und verhindern, dass Ihre Bauteile überhitzen.

Montage- und Kostenfolgen verstehen:

• • Hier kommt der Knackpunkt: Dickeres Kupfer ist teurer. Es benötigt mehr Rohmaterial und ist für die Fabrik schwieriger präzise zu ätzen. Stellen Sie sich daher die Frage: Brauche ich dickes Kupfer überall oder nur an einigen kritischen Stellen? Bleiben Sie bei 1 Unze als Standard standardkupfergewicht ist viel günstiger und einfacher herzustellen.

Bezug nehmen auf IPC-Standards:

Im Zweifelsfall prüfen Sie den IPC-2221-Standard . Es ist das Branchen-Regelwerk, das genau angibt, wie breit eine Leiterbahn für einen bestimmten Strom und Kupfergewicht sein muss, sodass Sie sicherstellen können, dass Ihr Design sicher und zuverlässig ist.

Tipps zur Leiterplattenkonstruktion für die Spezifizierung und Verwendung der Kupferdicke

Bewährte Verfahren für die Kupferdicke im Leiterplattenlayout

• Fertige Kupferdicke angeben: Das ist entscheidend. Wenn Sie „2 Unzen Kupfer“ angeben, klären Sie immer, ob die Dicke der Ausgangsfolie oder der fertiges Kupfergewicht nach der gesamten Beschichtung. Sie unterscheiden sich, und Sie müssen sicherstellen, dass alle Beteiligten auf dem gleichen Stand sind.
• Kupferfüllung für Masse/Power: Lassen Sie keine großen leeren Flächen auf Ihrer Platine. Füllen Sie diese Bereiche mit Kupfer, das mit Masse verbunden ist. Dadurch erhalten Sie eine äußerst stabile Masseverbindung und eine integrierte Kühlfläche.
• Verwenden Sie parallele Leiterbahnen: Wenn Sie einen Pfad mit sehr hohem Strom haben, statt einer riesigen, extrem breiten Leiterbahn, versuchen Sie, diese in mehrere kleinere, parallele Leiterbahnen aufzuteilen. Das ist zuverlässiger und verteilt die Wärme besser.
• Setzen Sie Thermovolta: Haben Sie eine heiße Komponente? Platzieren Sie direkt unter deren Wärmepolster viele kleine Bohrungen (sogenannte Thermovolta). Dadurch entsteht praktisch eine Autobahn, um die Wärme zu den inneren Lagen oder zur Unterseite der Platine abzuleiten.
• Randbeschichtung und freiliegendes Kupfer: Bei anspruchsvollen Hochfrequenzplatinen können Sie Kupferbeschichtung an der Platinekante anbringen oder Kupfer an bestimmten Stellen freilassen. Dies kann helfen, elektromagnetische Störungen (EMI) abzuschirmen.
• Die Kupferdicke beträgt typischerweise: Hier ist die goldene Regel: Halten Sie sich einfach an den Standard 1 Unze Kupferdicke es sei denn, Sie haben einen wirklich guten Grund —wie viel Wärme oder hoher Strom —um eine dickere Schicht zu wählen. Es ist günstiger, einfacher herzustellen und funktioniert für 90 % aller Designs .

Leiterplattenfertigung: Kupferfolie, Beschichtung und Standards

Wie die Dicke der Kupferfolie erreicht wird

Zuerst beginnen sie mit dünnen Blättern aus Kupferfolien und laminieren diese auf die unbelegte Platine. Dadurch erhalten Sie Ihre Basisschicht —ihr Ausgangsgewicht, wie z. B. 1 Unze.

Dann verwenden sie dieses Verkupferung verfahren, um gezielt Kupfer an bestimmten Stellen aufzubauen, insbesondere innerhalb der Bohrungen (das sind die Vias). Dadurch werden die elektrischen Verbindungen durch die Platine viel stabiler und die Gesamtdicke kann in bestimmten Bereichen erhöht werden.

Standardmäßige Kupferdicke bei den meisten Leiterplatten beträgt überall 1 Unze Kupfer. Wenn Sie jedoch 2 Unzen Kupfer es vorgeben, beschichten sie die Platinen entsprechend, um diese Vorgabe zu erreichen. Dabei wird kontinuierlich die Dicke überwacht, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entspricht.

Auswirkungen auf die Leiterplattenbestückung

Dickere Kupferschichten sind beim Löten eine Herausforderung! Da sie Wärme absorbieren, müssen die Bestücker möglicherweise stärkere Chemikalien verwenden und die Löttemperatur erhöhen, um eine gute Verbindung zu erzielen.

Hier ist das Problem: Diese zusätzliche Wärme kann riskant sein. Sie könnte dazu führen, dass die dünneren, empfindlicheren Leiterbahnen in anderen Bereichen der Platine beschädigt werden.

Mein wichtigster Tipp? Wenn Ihre Platine unterschiedliche Kupferstärken kombiniert, müssen Sie Ihren pCB-Montage haus vor der Zeit. Sie sollten es wissen, damit sie ihren Prozess anpassen und nicht versehentlich Ihr Design kochen.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Kupferdicke im PCB-Design

F: Welche Vorteile hat 1 Unze Kupfer gegenüber 2 Unzen Kupfer bei der PCB-Konstruktion?

A: Betrachten Sie 1 Unze als Ihre tägliche — iT ’es ist billiger, funktioniert gut für die meisten digitalen Dinge, und lässt Sie wirklich feine Spuren machen. Du bist ein guter Mann. ’d wählen 2 Unzen Kupfer wenn Sie mehr Energie bewegen, Wärme besser behandeln oder einfach nur das Board für Dinge wie Stromanschlüsse härter machen wollen.

F: Woher weiß ich, ob ich dickeres Kupfer brauche?

A: Wenn Sie die Zahlen durch einen Spurenbreitenrechner laufen und sehen, dass Ihre 1 Unze Spuren würde überhitzen oder zu viel Spannung fallen, es ’es ist Zeit, 2 Unzen zu betrachten. Auch wenn Ihr Brett im Betrieb heiß wird — vertrauen Sie Ihrem Bauchgefühl (und der Mathematik) und wählen Sie eine dickere Kupferschicht.

F: Wie groß ist die Standarddicke der Kupferschicht bei äußeren Leiterplattenlagen?

A: Die meisten Leiterplatten verwenden 1 Unze, aber wenn Sie ’etwas Leistungsintensives bauen, ist 2 Unzen für die äußeren Lagen ebenfalls sehr verbreitet. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen gehen einige Designs noch dicker.

F: Kann man Kupferstärken in mehrlagigen Leiterplatten mischen?

A: Absolut! Das ist bei mehrlagigen Leiterplatten sogar ziemlich üblich. Man könnte dünnes Kupfer für empfindliche Signale auf einer Lage verwenden und dickes Kupfer für eine Stromversorgungsebene auf einer anderen.

F: Wie wirkt sich die Kupferdicke auf die Konstruktion von flexiblen Leiterplatten und flexiblen Schaltungen aus?

A: Bei Flex-Leiterplatten ist dünner besser – normalerweise verwenden wir 0,5 Unzen oder 1 Unze Kupfer. Dickeres Kupfer biegt sich schlecht und kann brechen, daher vermeiden wir es in den meisten flexiblen Anwendungen.

F: Was passiert, wenn ich zu viel Kupfer auf meiner Leiterplatte habe?

A: Ja, genau. Wenn man große, massive Kupferflächen ohne Planung anlegt, kann dies dazu führen, dass die Platine während der Montage verzieht oder eine ungleichmäßige Erwärmung auftritt. Versuchen Sie immer, das Kupfer über alle Lagen auszugleichen, und verwenden Sie Wärmeunterbrechungen, wenn Sie mit Lötflächen verbunden sind.

Fazit: Die Bedeutung der richtigen Kupfergewichtswahl

Am Ende des Tages dreht sich bei der Auswahl Ihrer geeigneten Kupferdicke in der Leiterplattenkonstruktion alles um Ausgewogenheit.

Die Verwendung des Standards 1 Unze Kupfer ist eine solide, kostensparende Wahl für etwa 90 % der Projekte. Doch wenn Sie mit hohen Leistungen arbeiten oder die Bauteile anfangen, heiß zu werden, dann wechseln Sie zu 2 Unzen Kupferstärke oder sogar schwererem Kupfer. Es geht nicht nur darum, dass es funktioniert, —sondern darum, dass es sicher, zuverlässig und langlebig ist.

Kupfer-Leiterplatten sind die Grundlage für alles, was wir elektronisch aufbauen. Ein Verständnis dafür, wie kupfergewicht , die Leiterplatten-Aufbaustruktur und Ihre tatsächlichen Anforderungen zusammenpassen, ist entscheidend dafür, ein Projekt von „es funktioniert“ zu „es überzeugt absolut“ zu bringen.

Ob Sie sich also nur zwischen 1 Unze vs. 2 Unzen Kupfer , oder unze vs. 2 Unzen Kupfer Leiterplatte entscheiden müssen, denken Sie daran: Lassen Sie sich von den Standardregeln und ein wenig Mathematik leiten, dann können Sie eigentlich nichts falsch machen.