Designrichtlinien für Heavy Copper Multilayer PCBs
Die Entwicklung von Heavy Copper Multilayer PCBs erfordert eine präzise Planung, um eine optimale elektrische Leistung, thermische Effizienz und mechanische Stabilität sicherzustellen. Diese Leiterplatten werden häufig in Hochleistungsanwendungen eingesetzt, in denen hohe Ströme und Temperaturen auftreten.
1. Auswahl der richtigen Kupferdicke
- Standard-Leiterplatten: 1–3 oz/ft² (35–105 µm)
- Heavy Copper PCBs: > 3 oz/ft², oft bis zu 20 oz/ft² (700 µm)
- Ultra-Heavy Copper PCBs: 20–200 oz/ft² (700–7000 µm) für extreme Strombelastungen
Warum ist die Kupferdicke wichtig?
- Höhere Strombelastbarkeit
- Verbesserte Wärmeableitung
- Mechanische Stabilität für anspruchsvolle Anwendungen
2. Berechnung von Leiterbahnbreite und Isolationsabstand
Die Leiterbahnbreite bestimmt, wie viel Strom die Kupferschicht transportieren kann.
- Formel zur Berechnung der Breite: W = I / (k × (ΔT)^b)
- Empfohlene Werte:
| Kupferdicke | Min. Leiterbahnbreite für 10 A |
|---|
| 3 oz (105 µm) | ~4 mm |
| 6 oz (210 µm) | ~2 mm |
| 10 oz (350 µm) | ~1 mm |
3. Wärmeableitung und thermisches Management
- Thermal Vias nutzen, um Wärme zwischen den PCB-Schichten abzuleiten.
- Kupferflächen optimieren, um Hotspots zu vermeiden.
- Metallkern-PCBs (MCPCBs) zur besseren Wärmeleitung verwenden.
4. Plattierung und Via-Design
- Plated-Through-Holes (PTHs) für stabile Verbindungen.
- Gestapelte oder gestaffelte Vias für Multilayer-Designs.
- Pulse Plating Technology zur gleichmäßigen Kupferabscheidung.
5. Herausforderungen bei der Fertigung von Heavy Copper PCBs
- Unterätzung beim Ätzen: Lösung → Differenzielles Ätzen.
- Ungleichmäßige Plattierung: Lösung → Pulse Plating.
- Bohrprobleme: Lösung → Laserbohren.
6. Fazit
- Optimierte Kupferdicke und Leiterbahnbreite erhöhen die Leistung.
- Effiziente Wärmeableitung verlängert die Lebensdauer.
- Fortschrittliche Fertigungstechniken verbessern die Qualität.
Die Kombination aus Heavy Copper PCBs und High-Density Interconnects (HDI) wird leistungsfähigere und kompaktere Schaltungen ermöglichen.
