Die allgemein üblichen Angaben für die Kupferstären auf Leiterplattenauch: gedruckte Schaltung, engl.: PCB – Printed circuit boar… Mehr wie
18µm, 35µm oder 70µm,
etc. stehen in deutlichem Widerspruch zu den technischen Gegebenheiten.
Wie sind die Angaben zu verstehen?
Basisinfo
Das Unzenrating hat seine Wurzeln in der Goldfolienindustrie und anschließend für die Verwendung von Kupfer in der Bauindustrie. Es basiert auf der Verteilung einer Unze eines bestimmten Metalls auf einem Quadratfuß Fläche.
Da die Topographie der behandelten Folie stark variiert und die Dichte des Kupfers bekannt ist, ist das Wiegen eines 1 x 1 Fuß großen Blechs der beste Weg, um die durchschnittliche Dicke eines Kupferblechs zu bestimmen; das Volumengewicht in Unzen/ ft² (oz/ft² oder nur oz) ist demnach die übliche Maßeinheit.
Im europäischen Raum hingegen wird die Kupferangabe metrisch angegeben und als „Dicke in µm“ definiert, was eine entsprechende Umrechnung nach sich zieht.
Problemursache
1 Unze Kupfer pro Quadratfuß ist nominal 0,00135 Zoll oder 34.3 µm dick, wie in der Übersichtstabelle gezeigt.
Durchgesetzt hat sich die Angabe 35µm. Die fehlerhafte Rundung auf die µm-Nennwerte ergeben folgende, falschen Werte: 0,7mil (18µm), 1,4mil (35µm), 2,8mil (70µm).
Leider sind diese Vorgaben in vielen EDA-Werkzeugen noch so hinterlegt. Bei einem hochlagigen MultilayerMultilayer (Mehrschicht-Technologie):Die Multilayer-Technolo… Mehr mit beispielsweise 16 oder mehr Lagen wirkt sich dieser Unterschied u.U. auch signifikant auf die Leiterplattendicke aus.
Laut IPC darf die Mindestdicke der Folie nicht mehr als 10% unter dem Nennwert liegen, was die Folienhersteller natürlich in der Praxis umsetzen und damit Geld sparen.
Zum Bild:
Im Durchschnitt liegen die Werte laut Datenblatt des Materialhersteller bei 280-285g/m² was einer Unterschreitung des Nennwerts um etwa 7% entspricht. Die Basisdicke definiert demnach den reellen Startwert der Kupferauflage des BasismaterialDas Basismaterial für Leiterplatten, oft auch als Substrat …!
Umrechnung Kupfergewicht
|
Kupfergewicht oz/ft² |
Umrechnung g/m² |
Nenndicke (nominal) |
nach der Produktion |
90% der Nenndicke |
|---|---|---|---|---|
| 1/4 oz | 75,9 g/m² | 0,34mil (8,5μm) | 0,3mil (7,5μm) | 0,31mil (7,65μm) |
| 1/2 oz | 152 g/m² | 0,68mil (17,1μm) | 0,6mil (15μm) | 0,61mil (15,4μm) |
| 1 oz | 305 g/m² | 1,35mil (34,3μm) | 1,2mil (30μm) | 1,22mil (30,9μm) |
| 2 oz | 610 g/m² | 2,70mil (68,6μm) | 2,4mil (61μm) | 2,43mil (61,7μm) |
Prozessreduktion
Kupferfolien werden während der LP-Produktion mehrmals durch chemische oder auch mechanische Prozesse in der Dicke reduziert. Die IPC gibt hierbei eine max. zulässige Prozessreduktion bei Außen- und Innenlagen wie folgt an:
| Außenlagen | Innenlagen | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Kupfergewicht oz (µm) |
Absolutes Cu-Minimum |
Prozess- reduktion |
Final nach IPC Klasse 2 |
Final nach IPC-Klasse 3 |
Prozess- reduktion |
Final nach Innenlagenprod. |
| 1/4oz (8,6μm) | 0,30mil (7,7μm) | 1,50μm | 26,20μm | 31,20μm | 1,50μm | 6,20μm |
| 1/2oz (17,10μm) | 0,61mil (15,4μm) | 2,00μm | 33,40μm | 38,40μm | 4,00μm | 11,40μm |
| 1oz (34,30μm) | 1,22mil (30,9μm) | 3,00μm | 47,90μm | 52,90μm | 6,00μm | 24,90μm |
| 2oz (68,60μm) | 2,43mil (61,7μm) | 3,00μm | 78,70μm | 83,70μm | 6,00μm | 55,70μm |
Die üblichen Werte für die Aufkupferung als Addition auf das Basiskupfer liegen bei IPC-Klasse 2 bei min. 20µm und bei IPC-Klasse 3 bei min. 25µm.
Umrechnungstabelle
| Umrechnungen | |
|---|---|
| 1 oz (Unze) | = 28,35 g |
| 1 ft (fuß) | = 30,48 cm |
| 1 ft² | = 0,093 m² = 930 cm² |
| Spez. Gewicht Cu | = 8,9 g/cm³ |
Kosteninformation
Durch „falsche“ Angaben entstehen bei der Kalkulation häufig Missverständnisse. Angaben nach dem Motto „mehr ist besser“, ohne Beachtung der preislichen Auswirkung verursachen oft zu hohe Preise. Auch die technologische Auswirkung auf das Ätzergebnis bei zu feinen Strukturen darf nicht außer Acht gelassen werden.
Die durchschnittliche Preiserhöhung bei 70μm liegt bei etwa 15-20%, bei 105μm gar bei ca. 30%. Daher gilt es bereits bei der Anfrage zu prüfen, ob nicht etwa ca. 50μm Endkupfer nach Produktion (bei 35μm Basiskupfer) tatsächlich ausreichend sind und der Preis der Leiterplatteauch: gedruckte Schaltung, engl.: PCB – Printed circuit boar… Mehr reduziert werden kann.
Empfohlene Abstände in Abhängigkeit der Kupferstärke
| Cu Basisfolie | 18 µm | 35 µm | 70 µm | 105 µm | 140 µm | 175 µm | 210 µm | 300 µm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bahnbreite |
0,1 mm 4 mil |
0,15 mm 6 mil |
0,2 mm 8 mil |
0,3 mm 12 mil |
0,4 mm 16 mil |
0,5 mm 20 mil |
0,7 mm 28 mil |
1,0 mm 24 mil |
| Restring** |
0,15/0,10 6/4 mil* |
0,2/0,15 8/6 mil* |
0,2 mm 8 mil |
0,3 mm 12 mil |
0,4 mm 16 mil |
0,5 mm 20 mil |
0,7 mm 28 mil |
1,0 mm 24 mil |
| Abstände |
0,1 mm 4 mil |
0,15 mm 6 mil |
0,2 mm 8 mil |
0,3 mm 12 mil |
0,4 mm 16 mil |
0,5 mm 20 mil |
0,7 mm 28 mil |
1,0 mm 24 mil |
| Bohr-Ø |
0,2 mm 8 mil |
0,3 mm 12 mil |
0,3 mm 12 mil |
0,35 mm 14 mil |
0,4 mm 16 mil |
0,5 mm 20 mil |
0,5 mm 20 mil |
0,6 mm 24 mil |
Hinweis:
Empfehlungen stellen nicht die technologischen Limits dar. Bitte sprechen Sie diese mit dem jeweiligen Hersteller ab.
* Innen-/Außenlagen
** Restring bedeutet der umlaufende Ring des Kupferpads bei einer Bohrung.
Berechnung: (Paddurchmesser-Finaler Bohrdurchmesser)/2