Wie dick ist 1 Unze Kupfer auf einer Leiterplatte?

34,8 Mikrometer oder 1,37 mil. Dies entsteht durch die Verteilung einer Unze Kupfer (28,35 Gramm) auf einem Quadratfuß (929 Quadratzentimeter) bei einer Kupferdichte von 8,96 Gramm pro Kubikzentimeter. Die häufig angegebenen 35 Mikrometer sind eine abgerundete Näherung.

Sollte ich Leiterplatten in Millimetern oder Millimetern entwerfen?

Millimeter. Bauteilgrundrisse, Leiterplattenumrisse und Fertigungszeichnungen sind alle metrisch. In IPC-Referenztabellen und einigen Bohrtabellen nordamerikanischer Hersteller bleibt das imperiale Erbe erhalten, aber Ihr EDA-Werkzeug und Ihre Fertigungsnotizen sollten metrisch sein.

Wie rechne ich Mils schnell in Millimeter um?

Dividiere durch 40 und subtrahiere etwa 1,5 Prozent. Oder denken Sie daran, dass 100 mil 2,54 mm entsprechen und skalieren Sie von dort aus. Der exakte Faktor ist die Division durch 39,3701, aber die Division durch 40 ist schneller und mit einer Genauigkeit von 1,6 Prozent.

Warum geben Impedanzrechner falsche Antworten mit gemischten Einheiten?

Weil Leiterbahnbreite, Dielektrikumshöhe und Kupferdicke oft aus unterschiedlichen Quellen in verschiedenen Einheiten stammen. Wenn Sie Millimeter angeben, wo die Formel Mils erwartet, liegt das Ergebnis in dieser Dimension um den Faktor 25,4 daneben. Das Ergebnis kann immer noch plausibel aussehen, da die Impedanz von den Verhältnissen abhängt, wodurch der Fehler maskiert wird.

Was ist die fertige Lochgröße nach dem Plattieren?

Bohrdurchmesser minus etwa 50 Mikrometer (2 mil). Durch die stromlose und elektrolytische Beschichtung werden etwa 25 Mikrometer Kupfer auf jeder Seite der Lochwand abgelagert, wodurch sich der fertige Durchmesser um das Doppelte verringert.

PCB Design16. August 20264 Min. Lesezeit

Mils, Millimeter und die Unordnung der Leiterplatteneinheit

Das PCB-Design wird in zwei Einheitssystemen gleichzeitig ausgeführt. Das Kupfergewicht wird in Unzen/Fuß im Quadrat angegeben, die Bohrergrößen sind in Mill.

Inhalt

Warum das PCB-Design ein Geräteproblem hat
Die Konvertierungen
Die eine Konstante, die es sich zu merken lohnt
Wo das Gerätechaos tatsächlich beißt
Impedanzberechnungen
IPC-2152 aktuelle Tabellen
Bohrergrößen
DRC-Abstand
Mikrometer in der Nähe von Halbleitern
Praktische Ratschläge

Warum das PCB-Design ein Geräteproblem hat

Die nordamerikanische Leiterplattenindustrie wuchs in imperialen Einheiten auf. Die Bohrergrößen sind in Mil (Tausendstel Zoll) angegeben. Die Bohrlochgrößen sind in Mill angegeben. Die IPC-Standards, die alles vom Ringring bis zum Leiterabstand definieren, wurden in Mils geschrieben.

Der Rest der Welt verwendet metrische Werte. Komponentenpakete werden in Millimetern definiert. Die Umrisse der Leiterplatten sind in Millimetern angegeben. Pick-and-Place-Maschinen arbeiten in Millimetern.

Jeder PCB-Designer arbeitet also in beiden Systemen, konvertiert ständig und macht gelegentlich Fehler. Eine 10-Mil- und eine 10-mm-Leiterbahn unterscheiden sich um den Faktor 254. Niemand verwechselt sie visuell auf einer Tafel, aber in einer Berechnung oder einem Drehbuch schweigt der falsche Faktor.

Die Konvertierungen

Genau:

1 Zoll = 25,4 mm (per Definition seit 1959)
1 mil = 0,0254 mm = 25,4 µm
1 mm = 39,3701 mil

Für eine schnelle mentale Bekehrung:

Mils in mm: durch 40 dividieren, 1,5% abziehen. Gut bis 0,1% für alles unter 500 Mio.
mm zu mil: mit 40 multiplizieren, 1,5% hinzufügen.

Oder denk dran: 100 mil = 2,54 mm. Von dort aus skaliert alles.

Die eine Konstante, die es sich zu merken lohnt

1 oz/ft² Kupfer = 34,8 µm = 1,37 mil dick.

Genauer: 0,0348 mm. Dies ist die Zahl, die das Kupfergewicht (eine Spezifikation für die Flächendichte) mit der Kupferdicke (eine geometrische Dimension) verbindet.

Woher es kommt: Eine Unze Kupfer, verteilt auf einen Quadratfuß, ergibt bei einer Kupferdichte von 8.960 kg/m³ ein 34,79 µm dickes Blech. Die Ableitung:

t = \frac{m}{\rho \cdot A} = \frac{28.3495\text{ g}}{8.96\text{ g/cm}^3 \times 929.03\text{ cm}^2} = 0.003408\text{ cm} = 34.08\text{ µm}

Der üblicherweise verwendete Wert von 35 µm (oder 1,4 mil) ist eine gerundete Näherung. Für Impedanzberechnungen, bei denen die Kupferdicke eine Rolle spielt — Streifenleitung mit schwerem Kupfer oder CPW mit engen Lücken — verwenden Sie 34,8 µm pro Unze.

Übliche Gewichte:

Gewicht	Dicke (µm)	Dicke (mil)
0,5 Unzen	17,4	0,69
1 Unze	34,8	1,37
2 Unzen	69,6	2,74
3 Unzen	104,4	4,11

Wo das Gerätechaos tatsächlich beißt

Impedanzberechnungen

Leiterbahnbreite in Mils, dielektrische Höhe in mm (aus dem Laminatdatenblatt), Kupferdicke in Unzen. Drei verschiedene Einheiten in einer Formel. Wenn Sie eine Umrechnung verpassen, ist Ihre Impedanz um eine Größenordnung falsch, aber die Zahl könnte trotzdem aussehen vernünftig — 35 Ω statt 50 Ω, sagen wir —, weil die Formel gut funktioniert.

Rechnen Sie vor der Berechnung immer alles in ein System um. Millimeter sind in der Regel am saubersten, da Laminatdatenblätter metrisch sind.

IPC-2152 aktuelle Tabellen

Die Tabellen sind in mils² für die Querschnittsfläche und in °C für den Temperaturanstieg angegeben. Wenn Ihr Konstruktionstool die Leiterbahnbreite in mm angibt, müssen Sie beide Breite und Dicke in Mils umrechnen, bevor Sie die Tabelle eingeben. Die Fläche in Mils² ist:

A_{\text{mil}^2} = W_{\text{mil}} \times t_{\text{mil}}

Eine 0,25-mm-Spur bei 1 Unze: das sind 9,84 mil breit × 1,37 mil dick = 13,5 mil². In der IPC-Tabelle entspricht das einem Anstieg von etwa 0,7 A bei 10 °C auf einer inneren Schicht.

Bohrergrößen

Die Hersteller geben die Bohrgrößen in Mil (USA) oder Millimeter (Asien/Europa) an. Eine „10 mil“ -Durchstechflasche entspricht 0,254 mm. Eine Durchstechflasche mit „0,2 mm“ entspricht 7,87 mil. Diese sind nah genug, um Verwirrung zu stiften. Wenn Ihre Bohrtabelle verschiedene Quellen enthält, überprüfen Sie jeden Eintrag noch einmal.

Die Größe des fertigen Lochs ist um die Dicke der Beschichtung auf jeder Seite kleiner als die Bohrgröße — typischerweise 25 µm (1 mil) pro Seite, was einer Reduzierung des Gesamtdurchmessers um 50 µm (2 mil) entspricht.

DRC-Abstand

Konstruktionsregeln für Werkzeuge auf MIL-Basis: 5 mil-Abstand = 0,127 mm. Bei metrischen Werkzeugen kann es vorkommen, dass 0,13 mm angezeigt werden, was eigentlich 5,12 mil entspricht — technisch anders, nie praktisch anders, aber es führt zu falschen DRC-Verstößen, wenn der Motor mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich vergleicht.

Wählen Sie ein System für Ihre Konstruktionsregeln aus und halten Sie sich daran. Mischen Sie nicht.

Mikrometer in der Nähe von Halbleitern

Alles, was mit dem Fräsen auf Werkzeugebene, dem Drahtbonden oder dem Verpacken auf Wafer-Ebene zu tun hat, wird in Mikrometern gemessen. Die Umrechnung in Meilen:

1 µm = 0,03937 mil
1 mil = 25,4 µm

Ein 25-µm-Bonddraht entspricht etwa 1 mil. Eine 5 µm starke Metallschicht entspricht 0,2 mil. Diese Zahlen sind für die Berechnung der Stromdichte in Gehäusesubstraten und Interposern von Bedeutung.

Praktische Ratschläge

Stellen Sie Ihr EDA-Tool auf metrisch ein (mm). Die Bauteilgrundrisse sind metrisch, die Umrisse der Leiterplatten sind metrisch und die Fertigungszeichnungen sind metrisch. Das imperiale Erbe lebt in Referenzmaterial, nicht in Ihrem Layout.
Behalten Sie die Konvertierungskonstante in Ihren Skripten bei. Geben Sie 25.4 nicht an zwölf Stellen fest. Definieren Sie es einmal.
Geben Sie in der gesamten Dokumentation explizit Einheiten an. „Trace-Breite: 6" ist mehrdeutig. „Spurbreite: 6 mil“ ist nicht. „Spurbreite: 0,15 mm“ ist nicht.
Verwenden Sie für die Kupferdicke die exakte Konstante. 34,8 µm/oz, nicht 35. Der 0,6-prozentige Fehler überträgt sich auf Impedanz- und Schmelzberechnungen.

Der Längeneinheiten-Rechner rechnet zwischen allen vier PCB-relevanten Systemen (mm, mil, inch, µm) um und berücksichtigt die Umrechnung von Kupfergewicht in Dicke.