PCB-Designer müssen die Grundlagen der Leiterbahnen verstehen, um leistungsstarke Leiterplatten zu entwickeln. Von grundlegenden Definitionen bis hin zu den verschiedenen Arten von Leiterbahnen behandelt dieser Artikel alle wichtigen Grundlagen. Die Arbeit mit PCB-Design-Software kann manchmal eine Herausforderung sein. Das liegt daran, dass viele Fachbegriffe und Abkürzungen auf den ersten Blick verwirrend wirken können. Selbst wenn Sie noch nie mit PCB-Design-Software gearbeitet haben, werden Sie sich schnell damit vertraut machen können. In diesem Blogbeitrag werden einige der grundlegenden Konzepte erläutert, die für das Verständnis von PCB-Designs und die effektive Arbeit damit unerlässlich sind.
Was ist eine Leiterbahn?
Eine Leiterbahn auf einer Leiterplatte ist ein Pfad, der zwei Punkte miteinander verbindet. Leiterbahnen sind die grundlegendsten Komponenten beim PCB-Design und beim PCB-Reverse-Engineering. Eine Leiterbahn kann eine einzelne Linie oder eine Gruppe paralleler Linien sein. Sie kann sich auf der obersten Schicht befinden oder innerhalb der Leiterplatte verborgen sein. Leiterbahnen werden verwendet, um Komponenten auf einer Leiterplatte miteinander zu verbinden. Um die Verwendung von Leiterbahnen zu verstehen, ist es hilfreich, eine Vorstellung davon zu haben, wofür eine Leiterplatte verwendet wird.
Leiterbahnbreite
Die Leiterbahnbreite ist die Breite der Leiterbahn selbst, ohne die Breite der darüber oder darunter liegenden Kupferflächen. Sie ist eine der wichtigsten Spezifikationen für eine Leiterbahn, vor allem weil sie den Stromfluss durch die Leiterbahn beeinflusst. Die Einheit der Leiterbahnbreite ist in der Regel Millimeter (mm). In der PCB-Design-Software müssen Sie die Leiterbahnbreite in Pixeln eingeben, um die endgültigen Leiterbahnen zu sehen. Wenn Sie dies nicht tun, geht die Software davon aus, dass Sie eine Leiterbahnbreite von 10 mil verwenden, was ein sehr gängiger Wert ist.
Wie berechnet man die Leiterbahnbreite einer Leiterplatte?
Länge der Leiterbahn
Die Leiterbahnlänge ist der Abstand zwischen dem Startanschluss einer Leiterbahn und dem Endanschluss der Leiterbahn. Die Leiterbahnlänge kann sich auf einige Aspekte Ihres PCB-Designs auswirken, darunter die maximale Stromkapazität und die Länge der Leiterbahn selbst. Um die Leiterbahnlänge zu berechnen, müssen Sie den Strom kennen, der durch die Leiterbahn fließen soll, um die Leiterbahnlänge zu bestimmen.
Die maximale Stromkapazität hilft Ihnen dabei, die Länge zu ermitteln, bei der die Leiterbahn zu überhitzen beginnt und unzuverlässig wird. Sie können auch diese Formel verwenden, um die Leiterbahnlänge zu bestimmen: L = I / C, wobei L die Leiterbahnlänge, I der Strom und C die Kapazität der Leiterbahn selbst ist.
Leiterbahnstärke
Die Leiterbahnstärke (auch als Kupfergussdicke bezeichnet) ist die Breite des Kupfers auf der Leiterplatte. Wie Sie sich vorstellen können, kann die Leiterbahnstärke die Stromkapazität einer Leiterbahn erheblich beeinflussen. In den meisten Fällen ergibt sich die Leiterbahnstärke aus der Summe der Leiterbahnbreite und dem Abstand zur Leiterplatte. Es ist wichtig, den Abstand der Leiterplatte zu berücksichtigen, da dieser die Stromkapazität der Leiterbahn verringert. Beim Leiterbahnauftrag wird ein leitfähiges Material wie Kupfer auf ein Substrat aufgebracht. Das Substrat kann eine Leiterplatte, eine auf ein Substrat aufgebrachte leitfähige Beschichtung oder sogar ein leitfähiger Klebstoff sein.
PCB-Leiterbahnabstand
Der Leiterbahnabstand ist der Abstand zwischen den Leiterbahnen auf Ihrer Leiterplatte. Er beeinflusst die Leiterbahnbreite und die Strombelastbarkeit jeder Leiterbahn. Das liegt daran, dass die Leiterbahnbreite in der Regel durch die Breite der Kupferfüllung bestimmt wird, also die Breite des Kupfers zwischen den Leiterbahnen. Ist der Leiterbahnabstand zu groß, ist die Kupferfüllung breiter als die Leiterbahn. Dies führt zu einer größeren Leiterbahnbreite, was nicht immer vorteilhaft ist. Sie können diesen Abstand mit folgender Gleichung berechnen: S = W – 2 × T, wobei S der Leiterbahnabstand, W die Leiterbahnbreite, T die Leiterbahndicke und 2 der Leiterbahnabstand ist.
Ausrichtung der Leiterbahnen und Lötbarkeit
Die Leiterbahnorientierung ist die Richtung, in der die Leiterbahnen auf der Leiterplatte verlaufen. Sie bestimmt auch die Lötbarkeit und Impedanz Ihrer Leiterplatte. Die Impedanz ist ein Maß dafür, wie stark der Strom durch die Leiterplatte gebremst wird. Die Leiterbahnorientierung und Lötbarkeit der Leiterbahnen kann durch das um die Leiterbahnen herum gegossene Kupfer gesteuert werden. Wenn das Kupfergussmaterial nahe genug an den Leiterbahnen liegt, kann es deren Orientierung und Lötbarkeit beeinflussen.
Auswahl des Materials für Leiterbahnen auf Leiterplatten
Bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihre Leiterbahn gibt es einige wichtige Faktoren zu berücksichtigen:
- Erstens die Stromstärke. Wenn Sie hohe Stromstärken übertragen, müssen Sie ein Material mit guter Leitfähigkeit wählen. Kupfer ist eine gute Wahl für Anwendungen mit hohen Stromstärken.
- Zweitens die Leiterbahnbreite. Je breiter die Leiterbahn, desto mehr Strom kann sie führen.
- Drittens die Impedanz der Leiterbahn. Dies ist wichtig für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, bei denen die Signalintegrität entscheidend ist.
- Viertens die Wärmeentwicklung. Wenn die Leiterbahn hohe Ströme führt oder mit hohen Geschwindigkeiten betrieben wird, müssen Sie ein Material wählen, das Wärme effektiv ableiten kann.
- Schließlich die Kosten des Materials. Kupfer ist die teuerste Option, aber auch die vielseitigste.
PCB-Durchgangsgröße
Denken Sie daran, dass eine Leiterbahn nicht nur aus den Kupferbahnen auf einer Leiterplatte besteht. Die Leiterbahn hat auch eine „elektrische“ Verbindung zum Rest der Platine, typischerweise in Form einer Durchkontaktierung. Eine Durchkontaktierung ist die Verbindung zwischen einer Leiterbahn auf einer Schicht einer Leiterplatte und einer Leiterbahn auf einer anderen Schicht der Leiterplatte. Somit ist die Durchkontaktierung der Verbindungspunkt zwischen den beiden Schichten der Leiterplatte. Die Größe der Durchkontaktierung wird durch den Strom bestimmt, der durch sie fließt. Dies kann schwierig sein, da es nicht so einfach ist wie bei einer Leiterbahn. Um die Größe der Durchkontaktierung zu bestimmen, müssen Sie die Kapazität und Induktivität der Durchkontaktierung berücksichtigen. Die Kapazität und Induktivität der Durchkontaktierung werden durch die Kupferdicke, die Größe der Kupferfüllung und die Größe des Durchkontaktierungslochs beeinflusst. Die Größe des Durchkontaktierungslochs ist der Durchmesser des Lochs, das durch die Leiterplatte gebohrt wird.
Fazit
Die Leiterbahn ist die grundlegendste Komponente des PCB-Designs. Eine Leiterbahn ist ein Pfad auf einer Leiterplatte, der zwei Punkte verbindet, um Komponenten miteinander zu verbinden. Die Leiterbahn befindet sich auf der obersten Schicht oder ist in der Platine vergraben. Die Breite, Länge und Dicke der Leiterbahn sind wichtige Faktoren, die beim Design von Leiterbahnen berücksichtigt werden müssen. Beachten Sie diese Grundlagen beim Design Ihrer Leiterplatte. Dies wird Ihnen helfen, leistungsstarke Leiterplatten zu erstellen.
