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400µm-Dickkupfer-Leiterplatten

Sondertechnologie 400µm Dickkupfer Leiterplatten

Platinen mit doppelseitig 400µm Kupfer ist die Königsklasse der Dickkupferplatinen. So können Sie Ihre Anwendung mit hohen Strömen belasten, ohne dass sich der Schaltungsträger eine große Belastung erfährt. Die Herausforderung für die Herstellung solcher Platinen liegt in dem gleichmäßigen Ätzbild und dem Auftragen von vollflächig deckendem Lötstopplack.

400µm Dickkupfer Leiterplatte Querschnitt

Extrem hohe Ströme auf Platinen erfordern sehr dickes Kupfer, damit die Leiterbahnerwärmung die Schaltung nicht zerstört. Obwohl häufig weit dickere Aufbauten gewünscht sind, können zwei solche 400µm-Lagen bereits in einen normalen 1,6mm-Aufbau integriert werden. Rein von der Gesamtdicke ändert sich also gar nichts, auch wenn die Platine zwangsweise durch das dicke Kupfer erheblich schwerer wird.

400µm Dickkupfer Leiterplatte Querschnitt

Das verwendete Isolationsmaterial ist meist FR4 Tg 150°C mit Spannungsfestigkeiten von ca. 3kV pro 100µm. Andere Materialien sind bei Bedarf möglich, da die 400µm-Kupferschichten auch als Reinkupfer vorrätig sind. Mehrfache Ätzdurchläufe sind erforderlich, um 400µm Leiterplatten zu strukturieren. Dies bringt einige wenige Design-Regeln mit sich, auf die bei der Layouterstellung geachtet werden sollte. Die genauen und aktuellen Grenzen der Machbarkeit können Sie der Technologietabelle für starre Leiterplatten entnehmen, da die Grenzen hier technologisch ständig weiter gepuscht werden.

So ist zum einen auf erheblich breitere Strukturen und Leiterbahnen zu achten. Der Grund ist, dass Leiterbahnen möglichst einen um Faktor 2 bis 3 breitere Basis als Höhe haben sollten, um ausreichend Halt zu gewährleisten. Wird dieser Faktor weit unterschritten, können mechanische Kräfte zum Abreißen der Leiterbahnen führen. Für Standardleiterplatten mit 35µm ergeben sich hier also Minimalbreiten von 70µm bis 105µm und für 400µm Platinen entsprechend Strukturen von minimal um 0,8 bis 1,2mm.

Ebenfalls zu beachten sind breitere Abstände zwischen den Leiterbahnen, damit das Kupfer restlos bis auf das Basismaterial herausgeätzt werden kann. Wie in den Bildern ersichtlich ergibt sich durch die mehrfachen Ätzdurchgänge eine abfallende Flanke, auch „Unterätzung“ genannt. Diese wird in der CAM-Bearbeitung unsererseits mit Ätzzugaben von ca. 250µm je Flanke kompensiert. Eine 2mm breite Leiterbahn wird demnach mit ca. 2,5mm Breite in Produktion gehen. Damit nicht schon in der CAM-Bearbeitung die Leiterbahnen durch diese Ätzzugaben verschmelzen, müssen entsprechend weitere Abstände eingehalten werden (siehe Technologietabelle).

400µm Dickkupfer Leiterplatte

Eine nicht zu unterschätzende Herausforderung bei Dickkupferplatinen ist das Auftragen von Lötstopplack. Mit nur einer Schicht Lack können die Flanken nicht gesichert abgedeckt werden und es kann zu freiliegenden Kupferkanten kommen. Andere Hersteller schließen eine gesicherte Flankenabdeckung daher teilweise sogar explizit aus. Das mehrmalige Auftragen von Lötstopplack ist daher unbedingt erforderlich und sichert bei LeitOn, dass die Flanken abgedeckt werden. Wie oft und mit welchem Verfahren Lötstopplack aufgebracht werden muss hängt stark com Layout ab. Daher können Lötstopplackdicken von bis zu 250µm entstehen. Dies erklärt, warum 400µm-Platinen generell mit einer Dickentoleranz von -10/+20% ausgewiesen werden. Was einfach klingt, ist im Verfahren wiederum Komplex. Jede Lackschicht muss zum einen einzeln ausgehärtet und abentwickelt werden. Zum anderen muss sichergestellt werden, dass die unteren Lackschichten bei späteren Aushärtungsprozessen der darüber liegenden Schichten nicht weiter ausgasen. Bei anderen Herstellern ist es daher durchaus üblich, dass sehr unebene und mit Blasen versetzte Lackschichten angeliefert werden. Wie in den Bildern ersichtlich, ist unser Verfahren so ausgefeilt, dass der grüne, glänzende Lack makellos bei voller Flankenabdeckung absolut blasenfrei, ohne „Orangenhaut“ hergestellt wird. Vergleichen Sie unsere Qualität mit der Konkurrenz und Sie werden den Unterschied sehen.

EigenschaftWerte, Erläuterung
Materialart FR4 Tg 150°C mit Dickkupfer, Dickentoleranz -10/+20%
Kupferdicke 200 bis 400µm
Gesamtdicke Leiterplatte 1,0mm bis 4,8mm
Lötstoppdicke abhängig vom Layout zwischen 50µm und 250µm je Seite
Strombelastbarkeit einer 1,2mm breiten 400µm Leiterbahn (Beispiel)  ca. 20A bei zusätzlicher Wärmeentwicklung von ~45°C
Wärmeleitwert Kupfer ca. 380W/mk
Wärmeleitwert FR4 ca. 0,4W/mK
Maximale Lagenzahl bis 2 Lagen 400µm außen, Multilayer mit Innenlagen 35 bis 105µm
Brennbarkeit UL-94 V-0