Leiterbahnbreite – Berechnung der PCB-Leiterbahnbreite

Wenn Sie mit der Leiterplatte gearbeitet haben, sind Ihnen die von einer Stelle zur anderen verlaufenden Kupferschichten aufgefallen. Aber haben Sie sich jemals gefragt, ob seine Dicke eine Rolle spielt? Nun, wenn ja, ist dieser Artikel für Sie maßgeschneidert.

Lesen Sie weiter, um die Grundlagen der Leiterbahnbreite und ihre Essenz bei Leiterplatten zu verstehen.

Was ist Spurbreite?

Abb. 1:Eine Leiterplatte mit den Leiterbahnen

Die Leiterbahn ist die aktive Schicht/leitfähiger Pfad einer Kupferspur, die einen Punkt auf einer Leiterplatte mit einem anderen verbindet. Sie finden es möglicherweise auch als PCB-Spur. Dabei ist die Leiterbahnbreite direkt proportional zur Dicke der Kupferbahn.

Normalerweise finden Sie die Spurbreite in Millimetern (mm). Außerdem ist der Parameter wesentlich für die Bestimmung der Musterklasse des Boards.

Eine gewöhnliche Signalschicht überträgt effizient bei einem Spurbreitenwert von etwa 0,150 mm oder 6 mil.

Berechnung der Spurbreite

Abb. 2:Sie können die Leiterbahnbreite der Leiterplatte berechnen

Beachten Sie, dass die PCB-Dickenspur als Widerstand fungiert. Je schmaler und länger es also ist, desto höher ist der Widerstand. Wir veranschaulichen, wie man den Leiterbahnwiderstand und die Leiterplattenleiterbahnbreite ableitet.

Zunächst können Sie den zulässigen Strom über diese Formel berechnen.

I ist der elektrische Strom, Delta T ist die Temperaturänderung, während A die Querschnittsfläche der Strecke ist. Schreiben Sie daher die obige Gleichung für die Spurbreite um und machen Sie die Querschnittsfläche zum Gegenstand der Formel. Hier ist die endgültige Gleichung nach der Umordnung.

Schließlich können Sie jetzt die Leiterbahnbreite der Leiterplatte über die folgende Gleichung berechnen.

Denken Sie daran, dass die obigen Formeln auf Schienen mit 0 – 35 Ampere Strom und einer Temperaturänderung zwischen 10 und 100 Grad Celsius anwendbar sind.

Tipps zum Design der Spurbreite

Bild 3:Sie müssen eine bestimmte Mindestspurbreite einhalten

Sie sollten sich während des Designprozesses von der Designspezifikation und dem Strom leiten lassen, der durch die Gleise fließt.

Stellen Sie jedoch immer sicher, dass Sie eine minimale Leiterbahnbreite von 1,0 mm pro Ampere haben. Diese Breite passt am besten zu einer Kupferdicke von 1,0 oz/ft2. Idealerweise haben Kupferspuren in den meisten Leiterplatten diese Dicke.

Aufgrund besonderer Einsatzbedingungen kann diese Breite jedoch in manchen Fällen nicht gewählt werden. Die Verwendung eines Spurweitenrechners wäre in solchen Szenarien eine große Hilfe. Stellen Sie außerdem während des Entwurfs sicher, dass die Breite nicht zu groß ist, um benachbarte Leiterbahnen zu stören, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Kicad-Spurbreite:Wie ändern?

Abb. 4:Sie können die Kicad-Spurbreite in den Einstellungen ändern

Version 5.1.8 KiCad hat eine Standard-Leiterbahnbreite von 0,250 Millimeter oder 9,84 mils. Obwohl es immer noch eine brauchbare Breite ist, ist es relativ dünn und bricht wahrscheinlich. Daher ist eine zusätzliche Kupferdicke erforderlich. Im Idealfall können wir es auf eine Breite von ungefähr 0,500 Millimetern oder 19,69 Mils erweitern.

Eine solche Dicke ist ideal für Leistungslastübertragung und Signalspuren.

Sie können diesen Wert jedoch immer noch unterschreiten, wenn Ihr – Werkzeug – Design dies erfordert. Gehen Sie einfach nicht unter den Standardwert von 0,250 mm.

Hier sind die wichtigsten Schritte zum Ändern der Leiterbahn-PCB-Dicke:

Klicken Sie auf „PCBNew“ und wählen Sie das Dropdown-Menü zur Breitenänderung aus.

Wählen Sie dann „Vordefinierte Größen bearbeiten“.

Als nächstes wählen Sie im folgenden Fenster „Track and Vias“ und klicken in der Spalte auf die Schaltfläche +.

Sie werden aufgefordert, eine Zahl einzugeben. Schreiben Sie 0,500 und geben Sie „Enter“ ein.

Bestätigen Sie abschließend, ob Sie die richtigen schichtspezifischen Werte eingegeben haben, indem Sie das Breiten-Dropdown-Menü überprüfen. Wenn Sie alles richtig gemacht haben, sollte es in der Dropdown-Liste angezeigt werden.

Beachten Sie, dass der KiCad manchmal auf den Wert 0,250 mm zurückschalten kann. Bleiben Sie also wachsam und ändern Sie den Wert, wann immer er sich ändert.

Überprüfen Sie auch den Unterschied in der Dicke der Cu-Folie aus dem Diagramm unten.

Schlussfolgerung

Wir haben eine systematische Überprüfung und Metaanalyse der Spurbreite bereitgestellt. Somit sind Sie jetzt bereit für diese Disziplin. Für weitere Informationen zu diesem Thema einfach melden.