Leiterplatten sind unverzichtbare Bestandteile der meisten elektrischen Geräte. Moderne Leiterplatten bestehen aus mehreren Schichten: Substrat, Leiterbahnen, Lötstopplack und Siebdruck. Kupfer ist eines der wichtigsten Materialien auf Leiterplatten. Es gibt mehrere Gründe, warum Kupfer anstelle anderer Legierungen wie Aluminium oder Zinn verwendet wird.
Woraus bestehen Leiterplatten?
Laut einem Leiterplattenbestückungsunternehmen bestehen Leiterplatten aus einem Substrat, das aus epoxidharzverstärktem Glasfasergewebe besteht. Darüber befindet sich eine Schicht Kupferfolie, die beidseitig oder nur einseitig verklebt werden kann. Sobald das Substrat hergestellt ist, platzieren die Hersteller die Bauteile darauf. Sie verwenden Lötstopplack und Siebdruck sowie Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Dioden, Schaltungschips und andere hochspezialisierte Komponenten.
Warum wird Kupferfolie in Leiterplatten verwendet?
Leiterplattenhersteller verwenden Kupfer aufgrund seiner hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit. Da der elektrische Strom entlang der Leiterplatte fließt, verhindert das Kupfer, dass die Wärme den Rest der Leiterplatte beschädigt und belastet. Bei anderen Legierungen – wie Aluminium oder Zinn – kann es zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Leiterplatte und damit zu Funktionseinschränkungen kommen.
Kupfer ist die bevorzugte Legierung, da es elektrische Signale problemlos über die gesamte Platine übertragen kann, ohne dass es zu Stromverlusten oder -verlangsamungen kommt. Die effiziente Wärmeübertragung ermöglicht es Herstellern, klassische Kühlkörper auf der Oberfläche zu installieren. Kupfer selbst ist effizient, da eine Unze Kupfer einen Quadratfuß PCB-Substrat mit einer Dicke von 1,4 Tausendstel Zoll oder 35 Mikrometern bedecken kann.
Kupfer ist hochleitfähig, da es ein freies Elektron besitzt, das ungebremst von einem Atom zum anderen wandern kann. Da es auf dieser unglaublich dünnen Schicht genauso effizient bleibt wie auf dickeren Schichten, reicht schon eine kleine Menge Kupfer aus.
Kupfer und andere Edelmetalle, die in Leiterplatten verwendet werden
Die meisten Menschen kennen Leiterplatten als grün. Die äußere Schicht besteht jedoch in der Regel aus drei Farben: Gold, Silber und Rot. Außerdem besteht die Leiterplatte innen und außen aus reinem Kupfer. Die anderen Metalle auf der Leiterplatte erscheinen in verschiedenen Farben. Die Goldschicht ist die teuerste, die Silberschicht die zweithöchste und die Rotschicht die günstigste.
Verwendung von Immersionsgold in Leiterplatten
Kupfer auf Leiterplatte
Die vergoldete Schicht wird für Steckverbindersplitter und Bauteilpads verwendet. Die Immersionsgoldschicht verhindert die Verschiebung von Oberflächenatomen. Die Schicht ist nicht nur goldfarben, sondern besteht aus echtem Gold. Das Gold ist unglaublich dünn, reicht aber aus, um die Lebensdauer der zu lötenden Komponenten zu verlängern. Das Gold verhindert, dass die Lötteile mit der Zeit korrodieren.
Verwendung von Chemisch Silber in Leiterplatten
Silber ist ein weiteres Metall, das in der Leiterplattenherstellung verwendet wird. Es ist deutlich günstiger als Goldtauchveredelung. Silbertauchveredelung kann anstelle von Goldtauchveredelung verwendet werden, da sie ebenfalls die Konnektivität verbessert und die Gesamtkosten der Leiterplatte senkt. Silbertauchveredelung wird häufig bei Leiterplatten verwendet, die in Automobilen und Computerperipheriegeräten zum Einsatz kommen.
Kupferkaschiertes Laminat in Leiterplatten
Anstatt eine Tauchschicht zu verwenden, wird Kupfer in plattierter Form verwendet. Dies ist die rote Schicht der Leiterplatte und das am häufigsten verwendete Metall. Die Leiterplatte besteht aus Kupfer als Grundmetall und ist notwendig, damit die Schaltkreise effektiv miteinander verbunden werden und kommunizieren können.
Wie wird Kupferfolie in Leiterplatten verwendet?
Kupfer wird in Leiterplatten vielfältig eingesetzt, vom kupferkaschierten Laminat bis hin zu den Leiterbahnen. Kupfer ist für die einwandfreie Funktion von Leiterplatten unerlässlich.
Was ist PCB Trace?
Eine Leiterbahn auf einer Leiterplatte ist, wie der Name schon sagt, ein Pfad, dem die Schaltung folgt. Die Leiterbahn umfasst das Kupfernetzwerk, die Verkabelung und die Isolierung sowie die Sicherungen und die auf der Platine verwendeten Komponenten.
Am einfachsten lässt sich eine Spur wie eine Straße oder Brücke verstehen. Um Fahrzeuge aufnehmen zu können, muss die Spur breit genug für mindestens zwei sein. Sie muss dick genug sein, um unter Druck nicht einzustürzen. Außerdem müssen sie aus Materialien bestehen, die dem Gewicht der darauf fahrenden Fahrzeuge standhalten. Spuren leisten all dies jedoch in deutlich geringerem Maße für den Transport von Strom als für den von Autos.
Komponenten der PCB-Leiterbahn
Die Leiterbahnen einer Leiterplatte bestehen aus mehreren Komponenten. Sie erfüllen verschiedene Aufgaben, damit die Leiterplatte ihre Funktion ordnungsgemäß erfüllen kann. Kupfer ist erforderlich, damit die Leiterbahnen ihre Funktion erfüllen können. Ohne die Leiterplatte gäbe es keine elektrischen Geräte. Stellen Sie sich eine Welt ohne Smartphones, Laptops, Kaffeemaschinen und Autos vor. Genau das wäre der Fall, wenn Leiterplatten kein Kupfer verwenden würden.
Leiterbahndicke der Leiterplatte
Das PCB-Design hängt von der Dicke der Platine ab. Die Dicke beeinflusst die Balance und sorgt dafür, dass die Komponenten verbunden bleiben.
Leiterbahnbreite der Leiterplatte
Auch die Breite der Leiterbahn ist wichtig. Sie hat keinen Einfluss auf die Balance oder Befestigung der Bauteile, sorgt aber für eine Stromübertragung, ohne dass die Platine überhitzt oder beschädigt wird.
PCB-Leiterbahnstrom
Der Leiterbahnstrom ist notwendig, da die Platine ihn nutzt, um Strom durch die Komponenten und Leitungen zu leiten. Kupfer trägt dazu bei, und die freien Elektronen an jedem Atom sorgen dafür, dass der Strom gleichmäßig über die Platine fließt.
Warum ist Kupferfolie auf Leiterplatten
Prozess der Leiterplattenherstellung
Der Herstellungsprozess einer Leiterplatte ist immer derselbe. Manche Unternehmen sind schneller als andere, aber alle verwenden relativ ähnliche Verfahren und Materialien. Dies sind die Schritte:
Machen Sie ein Fundament aus Fiberglas und Harzen
Platzieren Sie die Kupferschichten auf dem Fundament
Identifizieren und Festlegen der Kupfermuster
Waschen Sie das Brett in einem Bad
Fügen Sie die Lötmaske hinzu, um die Leiterplatte zu schützen
Befestigen Sie den Siebdruck auf der Leiterplatte
Platzieren und löten Sie die Widerstände, integrierten Schaltkreise, Kondensatoren und andere Komponenten
Testen Sie die Leiterplatte
Leiterplatten benötigen hochspezialisierte Komponenten, um einwandfrei zu funktionieren. Kupfer ist eines der wichtigsten Elemente einer Leiterplatte. Diese Legierung ist notwendig, um den Strom in den Geräten, in denen die Leiterplatten verbaut werden, zu leiten. Ohne Kupfer funktionieren die Geräte nicht, da der Strom keine Legierung zum Durchfließen hat.
Veröffentlichungszeit: 25. April 2022