Zwei Prozesse, zwei Arten von Fehlern
Dickes Kupfer entsteht durch das Hinzufügen und anschließende Abtragen von Kupfer. Die Galvanisierung erzeugt die für den Strompfad benötigte Dicke; das Ätzen definiert die Leiterbahn. Jeder Schritt ist mit einem eigenen Fehler behaftet.
Die Galvanisierungsdicke hängt von der Stromdichte ab, und die Stromdichte wiederum von der Menge des gleichzeitig abgeschiedenen Kupfers. Eine Platine mit dichten Versorgungsebenen und dünnen Signalbereichen wird ungleichmäßig galvanisiert, sofern das Muster nicht ausgeglichen oder der Strom nicht angepasst wird. Beim Ätzen wird anschließend Kupfer von der Ober- und Seitenfläche abgetragen, sodass die fertige Leiterbahn trapezförmig statt rechteckig und schmaler als die Vorlage ist.
Keiner der beiden Schritte ist unkontrollierbar; beide sind bei 700 µm einfach weniger präzise als bei 35 µm. Dies beschreibt die Toleranz von ±20 %.
Bedeutung der Toleranzangaben in Mikrometern
Bei 3 oz (ca. 85 g) entspricht eine Toleranz von 105 µm ±20 % einem Leiterquerschnitt zwischen ca. 84 µm und 126 µm.
Bei 10 oz (ca. 283 g) entspricht eine Toleranz von 350 µm ±20 % einem Bereich von ca. 280–420 µm.
Bei 20 oz (ca. 567 g) entspricht eine Toleranz von 700 µm ±20 % einem Bereich von ca. 560–840 µm.
Auf einer Stromversorgungsebene sind diese Unterschiede irrelevant. Bei einem 0,15 mm breiten Spalt zwischen zwei dicken Leiterbahnen entscheiden sie über die Stabilität und den Kurzschluss.
Wo eine engere Toleranz sinnvoll ist – und wo nicht
Nutzen Sie die Toleranz dort, wo sie das Verhalten beeinflusst:
Kontrollierte Impedanz. Auf den entsprechenden Lagen wird die Impedanz auf ±10 % begrenzt. Die Kupferdicke der Referenzlage wird dabei berücksichtigt.
Feinrasterverbinder und Presspassungen. Hier interagiert die Kupferdimension mit einem mechanischen Bauteil, und ein zu breiter Bereich führt zu Ausschuss in der Montage.
Hochstrom-Shunts und Strommesspfade. Der Widerstand ist das Produkt, daher ist die Querschnittstoleranz im Grunde eine elektrische Toleranz.
Verwenden Sie keine Ressourcen für Flächen, Vertiefungen und breite Busleitungen. Eine Fläche mit 560 µm erfüllt denselben Zweck wie eine mit 840 µm, und die Forderung nach einem engen Toleranzbereich erhöht die Kosten, ohne das Produkt zu verbessern.
Spezifikation
Geben Sie die Nennbreite, die Toleranz und die Messmethode gemeinsam an. Eine Zeichnung mit der Angabe „10 oz, ±20 %“ ohne Angabe der Messmethode führt zu Beanstandungen bei der Wareneingangskontrolle; eine Zeichnung mit dem Zusatz „am Prüfmuster am Querschnitt geprüft“ hingegen nicht.
Wenn die Konstruktion tatsächlich einen engeren Toleranzbereich erfordert, begründen Sie dies – Impedanz, Steckerpassung, Strommessung –, damit der Hersteller die kostengünstigste Lösung wählen kann. Die veröffentlichten Bereichs- und Prozessgrenzen stehen auf der Seite für schwere Kupfer-Leiterplatten und die Akzeptanzkriterien auf der Funktionsseite.
