Kupfer-Balance

Eine symmetrische Verteilung des Kupfers (Kupfer Balance) auf Ihrer Leiterplatte ist sehr wichtig, denn unsymmetrisches Kupfer führt zu Wölbungen und Verwindungen, eng. Bow and Twist.

Diese Verformungen werden durch thermische Belastung der Leiterplatte verursacht; z.B. schon in der Fertigung beim HAL-Prozess (Heißluftverzinnung) oder später beim Bestücken (Hitzeentwicklung Reflow, Schwallbad, etc.) wenn unsymmetrisch angeordnete Kupferflächen vorliegen.

Als "Wölbung" wird eine zylindrische oder sphärische Verbiegung bezeichnet, bei der die vier Ecken der Leiterplatte auf einer Ebene liegen.

Die „Verwindung“ tritt diagonal auf; eine der vier Ecken der Leiterplatte liegt außerhalb der Ebene der drei anderen.

Kupfer Balance als Mittel gegen Wölbung und Verwindung

Unsere Fertigung produziert nach den strengen Normen der IPC-600A (Rev. G); die Einflussfaktoren für Wölbung und Verwindung der Leiterplatte sind jedoch vielfältig und abhängig von den technischen Gegebenheiten (u.a. Dicke und Art des Basismaterials, Art der Oberfläche, etc.).

Wenn sie sich an die folgenden Regeln zur Kupfer Balance halten, helfen Sie aktiv mit, ein Wölben und Verwinden Ihrer Leiterplatte zu verhindern:

Achten Sie darauf, Ihre Leiterbahnen möglichst gleichmäßig über die Platine zu verteilen, und keine "Kupfernester" entstehen zu lassen. Dies gilt sowohl innerhalb einer Lage, als auch gegenüber einer gedachten symmetrischen Achse zwischen zwei, oder mehr Lagen.
Werden Masseflächen benötigt, sollten diese auf der symmetrisch gegenüberliegenden Lage durch "Auffüllen mit Kupfer" ausgeglichen werden. Hierbei werden die freien Flächen mit Kupfer gefüllt. Diese bilden nun ein "Gegengewicht" zum Kupfer der gegenüberliegenden Lage.

Große Kupferflächen aufrastern

Große Kupferflächen auf Ihrer Leiterplatte sollten Sie wenn möglich immer aufrastern. Dies können Sie normalerweise in Ihrem Layout-Programm einstellen.

Das gerasterte Zeichnen von Flächen heißt z.B. im Programm Eagle "hatch". Natürlich geht dies nur wenn keine sensiblen Hochfrequenz-Leiterbahnen davon abhängen.

Gerade bei Leiterplatten mit nur 1 Lage hilft das „Aufrastern“ viel, um Twist & Bow zu verhindern.

Hier geht es zur EAGLE-Anleitung für gerasterte Kupferflächen.

Kupferlose Flächen mit (gerastertem) Kupfer füllen

Flächen ohne Kupfer sollten mit (gerasterten) Kupferflächen aufgefüllt werden.

Ihre Vorteile:

Eine bessere Homogenität der Wandungen der Durchkontaktierungen wird erreicht.
Verhindert Wölbung und Verwinden der Leiterplatte.

Designbeispiel Kupferflächen

OK	Besser	Perfekt
OK		Besser		Perfekt
OK	Ohne Füllen & Rastern	Besser	Gefüllte Leerflächen	Perfekt	Gefüllte Leerflächen + Rastern

Kupfer-Symmetrie beachten

Große Kupferflächen sollten Sie auf der gegenüberliegenden Lage durch "Auffüllen mit Kupfer" ausgleichen.

Versuchen Sie außerdem Leiterbahnen möglichst gleichmäßig über die Leiterplatte zu verteilen.

Bei Multilayer-Leiterplatten passen Sie die symmetrisch gegenüberliegenden Lagen mit aufgefülltem Kupfer an.

Symmetrische Kupferverteilung im Lagenaufbau

Die Dicke der Kupferfolien im Lagenaufbau Ihrer Leiterplatte sollte unbedingt symmetrisch verteilt sein. Ein unsymmetrischer Lagenaufbau ist zwar produzierbar, wegen möglichen Verformungen möchten wir davon aber dringend abraten.