Das PCB-Kupfergewicht beschreibt die Kupfermasse je Fläche. In der nordamerikanischen Fertigung bedeutet 1 oz eine Unze pro Quadratfuß, entsprechend etwa 35 µm nominaler Foliendicke. Mit 0,5 oz, 1 oz, 2 oz oder stärkerem Kupfer werden Stromtragfähigkeit, Wärmeverteilung, Strukturauflösung, Impedanz und Kosten abgewogen.
Die Angabe ist nicht immer die endgültige Dicke jeder Leiterbahn. Außenlagen können mit Basisfolie beginnen und durch Durchkontaktierungsmetallisierung Kupfer gewinnen; Innenlagen werden normalerweise aus der Ausgangsfolie strukturiert. Zeichnungen müssen Basis- und Endkupfer unterscheiden.
Umrechnung von Kupfergewicht in Dicke#
| Nominales Kupfergewicht | Ungefähre Nenndicke | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| 0.5 oz/ft² | 17–18 µm (0,0007 Zoll) | Feine Strukturen, manche Multilayer-Innenlagen |
| 1 oz/ft² | 34–35 µm (0,0014 Zoll) | Allgemeine Schaltungen |
| 2 oz/ft² | 68–70 µm (0,0028 Zoll) | Höhere Ströme und Wärmeverteilung |
| 3 oz/ft² | Etwa 105 µm (0,0041 Zoll) | Stromverteilung und Dickkupfer |
| 4 oz/ft² | Etwa 140 µm (0,0055 Zoll) | Spezielle Hochstromaufbauten |
Dies sind Umrechnungswerte, keine garantierten Enddicken. Folientoleranzen, Ätzen und Galvanik verändern den Leiter. IPC-2152 definiert Kupfergewicht als Flächenmasse und Leiterdicke als fertigen Leiter einschließlich metallischer Beschichtungen. Die offizielle Inhalts- und Umfangsübersicht bezieht die Stromtragfähigkeit auf Endabmessungen und zulässige Erwärmung.
Basiskupfer und Endkupfer#
Basiskupfer ist Folie oder abgeschiedenes Kupfer vor Mustergalvanik und abschließendem Ätzen. Endkupfer bezeichnet die Dicke nach Fertigung. Innen können beide nahe beieinanderliegen, bei galvanisierten Außenlagen unterscheiden sie sich.
Bei durchkontaktierten Karten kann der Fertiger mit dünner Außenfolie beginnen, das Schaltbild erzeugen und Kupfer auf freiliegende Leiter und Lochwände aufbringen. „2 oz Kupfer“ allein kann Ausgangsfolie, fertigen Leiter oder einen ungefähren Standardaufbau meinen. Beschreiben Sie die Endanforderung und lassen Sie einen kontrollierten Ausgangsaufbau vorschlagen.
Die Enddicke ist nicht völlig gleichmäßig. Stromverteilung, Nutzenposition, Strukturdichte und Kupferausgleich beeinflussen die Galvanik. Mindestenddicke und zulässige Toleranz sind sinnvoller als ein unrealistisch exakter Wert an jedem Punkt.
Kupfer auf Innen- und Außenlagen#
Innenlagen werden vor dem Laminieren strukturiert und geätzt. Die spätere Lochgalvanik erhöht ihre Dicke normalerweise nicht. Außenlagen erhalten dagegen beim Metallisieren der Lochwände zusätzliches Kupfer. Daher kann ein Aufbau 1 oz innen und eine andere Enddicke außen vorsehen.
Führen Sie Kupferdaten in der Lagentabelle auf: Typ, Ausgangs- oder Endanforderung, Einheit und Toleranz je Lage. Die fertige Platinendicke wird separat angegeben. Der PCB-Dickenleitfaden erklärt das Zusammenspiel von Kupfer, Kernen und Prepregs.
Einfluss auf die Stromtragfähigkeit#
Dickere oder breitere Leiter haben geringeren Gleichstromwiderstand und führen bei gleicher Erwärmung meist mehr Strom. Eine universelle Regel „Ampere pro Unze“ gibt es nicht. Endbreite, Dicke, Kupferfläche, zulässige Erwärmung, Umgebung, Aufbau, benachbarte Flächen, Einschaltdauer und Kühlung spielen mit.
IPC führt IPC-2152 als PCB-Entwurfsnorm zur Stromtragfähigkeit. Nutzen Sie geeignete Analysen und validieren Sie kritische Strompfade mit Prototypen oder Temperaturmessungen. Sicherungen, Steckverbinder, Via-Felder und Lötstellen sind ebenfalls zu prüfen: Eine dicke Bahn ersetzt keinen ausreichend dimensionierten Anschluss.
Widerstand und Spannungsabfall#
Für eine gleichmäßige Kupferbahn gilt:
R = ρL ÷ (W × T)
ρ ist der spezifische Widerstand bei der betrachteten Temperatur, L die Länge, W die Endbreite und T die Enddicke. Doppelte Dicke halbiert näherungsweise den Widerstand bei sonst gleichen Bedingungen. Reale Wege enthalten Engstellen, Pads, Vias und Thermalspokes; auch die Temperaturabhängigkeit ist im Gesamtmodell zu berücksichtigen.
Prüfen Sie Hochstromflächen auf Engstellen an Ausschnitten und Anschlusspads. Parallele Lagen teilen den Strom nur bei abgestimmter Kontaktierung und Geometrie vorhersehbar auf.
Kupfer und Wärmeverteilung#
Mehr Kupfer kann Wärme seitlich verteilen und ohmsche Verluste senken, schafft aber allein keinen vollständigen Kühlweg. Wärme muss weiterhin durch das Dielektrikum zu Kühlkörper, Chassis oder Luft gelangen. Fläche, Basismaterial, Bauteilanbindung und thermische Schnittstellen können wichtiger sein als das Gewicht allein.
Kombinieren Sie bei heißen Bauteilen Kupferfläche mit einem geeigneten Thermal-Via-Feld oder anderem qualifiziertem Aufbau. Berücksichtigen Sie Lötvoids und Gehäusegrenzen bei der Bestückungsbewertung.
Warum Dickkupfer größere Strukturen braucht#
Ätzen entfernt Kupfer seitlich und in die Tiefe. Mit zunehmender Dicke werden kleine Leiter und Abstände schwieriger. Größere Strukturen, Freiräume, Vorlagenkorrekturen oder andere Prozesse können nötig sein. Feine BGAs und Hochstrombereiche stellen deshalb oft gegensätzliche Anforderungen.
Eine Möglichkeit sind dünnere Signallagen und Stromverteilung auf anderen Lagen. Auch qualifizierte Hybrid- oder selektive Aufbauten kommen infrage. Setzen Sie die Mindestregeln für 1 oz nicht einfach bei 3 oder 4 oz ein.
Was bedeutet Dickkupfer?#
Dickkupfer ist eine Branchenbezeichnung ohne einheitliche Grenze. Viele Anbieter meinen 3 oz oder mehr, doch Definition und Leistungsumfang variieren. Ersetzen Sie das Wort durch numerische Angaben für jede Lage.
Dickkupfer eignet sich etwa für Wandler, Batterien, Fahrzeugsteuerungen, Industrieantriebe und Stromverteilung. Es kann besondere Galvanik-, Ätz-, Laminier- und Harzfüllkontrollen benötigen. Dicke Strukturen beeinflussen den Prepregfluss und damit Ebenheit und Dielektrikumsabstände.
Kupfergewicht und kontrollierte Impedanz#
Impedanz hängt neben Breite, Dielektrikumsdicke, Permittivität und Referenz auch von der fertigen Leiterdicke ab. Bei Dickkupfer werden Querschnitt und Ätzform besonders wichtig. Berechnungen mit null Dicke oder nominaler Ausgangsfolie können die reale Geometrie verfehlen.
Geben Sie Zielimpedanz, Toleranz, Aufbau und Coupon-Anforderungen vor und lassen Sie den Fertiger den realen Aufbau modellieren. Fixieren Sie Breite und Dielektrikum nicht unabhängig, wenn Anpassungen für die Impedanz nötig sind.
Kupfer in Bohrungen und Vias#
Oberflächenkupfer spezifiziert nicht vollständig das Lochwandkupfer. Dieses besitzt eigene Prozess- und Abnahmeanforderungen. Zuverlässigkeit hängt von Dicke, Aspektverhältnis, Ausdehnung, Lochvorbereitung und Temperaturzyklen ab. Nennen Sie Leistungsnorm und Metallisierungsvorgabe statt aus einer „2-oz-Karte“ eine Lochwanddicke abzuleiten.
Kleinere Bohrungen und größere Aspektverhältnisse erschweren gleichmäßige Metallisierung. Stimmen Sie Kupfer und Bohrung mit dem PCB-Bohrdurchmesserleitfaden ab.
1 oz oder 2 oz auswählen#
| Priorität | 1 oz passt häufig | 2 oz passt häufig |
|---|---|---|
| Allgemeine Logik und Signale | Übliche wirtschaftliche Basis | Ohne Leistungs- oder Wärmebedarf meist unnötig |
| Feine Strukturen | Leichter zu ätzen | Größere Designregeln können nötig sein |
| Stromverteilung | Mit ausreichender Breite und thermischer Reserve | Geringerer Widerstand bei begrenzter Fläche |
| Kosten und Verfügbarkeit | Weit verbreiteter Standard | Teurer; Fähigkeiten aufbauabhängig |
| Einfluss auf Platinendicke | Geringerer Kupferanteil | Summiert sich über mehrere Lagen |
Wählen Sie nach Berechnung statt Gewohnheit. Eine breite 1-oz-Fläche kann eine schmale 2-oz-Bahn übertreffen; Layoutänderungen können günstiger sein als stärkeres Kupfer auf jeder Lage.
Checkliste für die Fertigungszeichnung#
- Alle Signal- und Flächenlagen in Reihenfolge auflisten.
- Ausgangs- und Endwerte eindeutig unterscheiden.
- Eindeutige Einheiten verwenden: oz/ft², µm oder beide.
- Funktional nötige Mindestenddicken und Toleranzen definieren.
- Lochwandkupfer separat spezifizieren.
- Enddicke und Dielektrikumsanforderungen angeben.
- Impedanzlagen und Coupons kennzeichnen.
- Leiterbreite, Abstand, Restring und Randabstand für die Dicke abstimmen.
- Produktionsaufbau vor dem Layoutabschluss freigeben.
Häufige Fehler#
1 oz überall mit exakt 35 µm gleichsetzen
Es ist eine nominale Umrechnung; Folie, Ätzen und Galvanik verursachen Abweichungen.
Ohne Analyse dieselbe Dicke auf jeder Lage einsetzen
Signallagen profitieren gegebenenfalls von feinerem Kupfer, Leistungslagen von größerem Querschnitt.
Außengalvanik ignorieren
Ausgangsfolie plus Abscheidung bestimmen Endgeometrie, Impedanz und Abstand.
Kupfer erhöhen statt Engstellen beseitigen
Vias, Einschnürungen, Thermalspokes und Steckverbinder können weiterhin Strom und Temperatur begrenzen.
Dickkupfer ohne Zahlen bestellen
Der Begriff variiert. Legen Sie jede Lage numerisch fest.
Ein praktikabler Auswahlablauf#
Berechnen Sie Strom, Spannungsabfall und Erwärmung mit Endgeometrien. Trennen Sie je Lage Leistungs-, Signal-, Impedanz- und Wärmebedarf. Fragen Sie Standardaufbauten und Dickkupferregeln an und passen Sie Breiten, Abstände, Vias und Dielektrika gemeinsam an. Prüfen Sie anschließend am Prototyp den ungünstigsten Betrieb.
Der PCB-Galvanikleitfaden erklärt Kupferabscheidung und Finishs. Für eine Fertigungsprüfung können Sie PCBPit Aufbau, Stromtabelle, Gerber und Zeichnung schicken.
Häufig gestellte Fragen#
Wie dick ist 1 oz PCB-Kupfer?
Nominal etwa 34–35 µm oder 0,0014 Zoll. Enddicken variieren mit Folientoleranz, Ätzen und Metallisierung.
Wie dick sind 2 oz?
Nominal etwa 68–70 µm oder 0,0028 Zoll. Klären Sie, ob Ausgangsfolie oder Endkupfer gemeint ist.
Führen 2 oz doppelt so viel Strom wie 1 oz?
Nicht allgemein. Mehr Dicke senkt den Widerstand, aber zulässiger Strom hängt von Breite, Erwärmung, Umgebung, Aufbau und Kühlung ab.
Ist dickeres Kupfer immer besser?
Nein. Es verbessert gegebenenfalls Strom- und Wärmeverteilung, erschwert aber feine Strukturen, verändert Impedanz und Dicke und erhöht Kosten.
Ab wann spricht man von Dickkupfer?
Das variiert, häufig beginnt es bei etwa 3 oz. Die Zeichnung sollte dennoch konkrete Zahlen nennen.