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Warum schwankt die Kupferdicke einer Leiterplatte?

Eine Leiterplatte ist eine sehr komplexe und technisch anspruchsvolle Konstruktion aus verschidenen Materialien und Prozessschritten mit unvermeidbaren Toleranzen. Der Grund dafür sind einerseits das Ausgangsmaterial für die Leiterplatte, das Basismaterial, und andererseits die unterschiedlichen Prozessschritte, die eine Leiterplatte während der Fertigung durchläuft: Galvanik, Ätzen, Reinigen.

Der Ausgangspunkt ist das Basiskupfer oder Startkupfer des Basismaterials, dessen Kupferoberflächen eine Fertigungstoleranz haben. Jeder Prozessschritt beim Leiterplattenhersteller hat ebenfalls Toleranzen. Der Grund: Die Metallgitter des Kupfers bauen sich im nasschemischen Prozess nicht exakt gleichmäßig auf und in jedem Reinigungsschritt wird eine kleine Menge Kupfer abgetragen. Die Kupferschicht der fertigen Leiterplatte nennt man Endkupfer.

Bei den beiden Angaben für das Basiskupfer und das Endkupfer handelt es sich um Nominalwerte, die, wie der Name sagt, abweichen dürfen. Die IPC-A-600J Richtlinie Abnahmekriterien für Leiterplatten definiert den idealen äußeren und inneren Zustand einer Leiterplatte, unter anderem das Leiterbild und die Dicke des Kupfers.

Klasse 2 der IPC-A-600J gilt für den Industriestandard. Für die Dicke der Kupferschichten gibt die IPC-A-600J eine minimale Dicke an, eine maximale Dicke gibt es allerdings nicht. Das heißt: Wenn die tatsächliche Kupferdicke in den Innenlagen und auf den beiden Außenlagen, größer oder gleich der min-imalen Kupferdicke gemäß IPC-A-600 ist, wird die Leiterplatte akzeptiert.

Ein Beispiel: Die typische Dicke der Kupferfolie hat 18 µm. Bei einer Innenlage mit 18 µm Kupferdicke Nominalwert akzeptiert die IPC-A-600J Klasse 2 nach der Fertigung mindestens 11,4 µm. Für die Außenlage bedeutet 18 µm Kupferfolie eine Endkupferdicke von 35 µm Nominalwert. Gemäß IPC-A-600J Klasse 2 ist der Nominalwert erfüllt, wenn die Endkupferdicke mindestens 33,4 µm beträgt.

Hier erklären wir die Zusammenhänge bei der Toleranz der Kupferdicke im Detail. Dazu haben wir Tabellen mit den üblichen Werten und akzeptierten Kupferdicken gemäß IPC-A-600J Industriestandard Klasse erstellt: