Kupferfläche (Copper Pour) auf der Leiterplatte: Abstand, Thermal Relief und wie Sie isolierte Inseln vermeiden
Eine Kupferfläche füllt die freie Fläche einer Lage mit Kupfer, meist mit Masse verbunden. Gut gemacht hilft sie der Platine; nachlässig gemacht verursacht sie Probleme in der Fertigung.
Was eine Kupferfläche ist
Eine Kupferfläche (auch Kupferfüllung, Kupferpolygon oder Zone) ist eine große Kupferfläche, die den freien Raum einer Lage um Leiterbahnen und Pads herum füllt. Sie ist normalerweise mit einem einzigen Netz verbunden, meist mit Masse, und hält einen festgelegten Abstand zu allem, was zu einem anderen Netz gehört.
Wozu sie dient
- Rückstrompfad und Rauschen: Eine durchgehende Massefläche neben einem Signal gibt dessen Rückstrom einen kurzen Weg (siehe Masse und Rückstrompfad im Layout).
- Strom und Wärme: Eine Kupferfläche trägt mehr Strom als eine dünne Leiterbahn und verteilt Wärme (siehe Leiterbahnbreite und Strom).
- Gleichmäßiges Kupfer: Große leere Flächen neben viel Kupfer verziehen die Platine beim Löten; gleichmäßig verteiltes Kupfer hält sie eben (siehe Lagenaufbau-Ratgeber).
- Weniger Ätzen: Es muss weniger Kupfer von der Platine entfernt werden.
Abstand
Geben Sie der Fläche mindestens denselben Abstand wie Ihren übrigen Kupfer-zu-Kupfer-Abständen, und mehr, wo es geht, zum Beispiel 0,3 mm oder mehr um Leiterbahnen und Pads eines anderen Netzes. Halten Sie die Fläche und jede andere Kupferfläche vom Platinenrand und von V-Cut-Linien fern: Kupfer, das bis an den Rand reicht, ist ein Problem für das Fräsen oder Ritzen (DFM-Checkliste). Die Grenzen für Leiterbahnbreite und Abstand stehen in den Designregeln.
Thermal Relief an Pads
Ist ein Pad eines bedrahteten Bauteils rundum mit der Fläche verbunden, führt die Fläche die Wärme des Lötkolbens oder der Welle ab, und die Lötstelle gelingt schlecht. Ein Thermal Relief (Wärmefalle) verbindet das Pad stattdessen über wenige schmale Stege. Nutzen Sie ihn bei Pads für Bohrungen und bei großen Pads; kleine Via-Anbindungen an eine Fläche bleiben meist voll, weil sie nicht gelötet werden müssen.
Isolierte Inseln
Wird die Fläche durch Leiterbahnen oder den Umriss zerschnitten, können kleine Kupferinseln übrig bleiben, die mit nichts verbunden sind. Sie helfen nicht; sie können als Antennen wirken und lösen sich manchmal ab. Entfernen Sie Inseln mit der Option „Remove dead copper“ oder „Remove islands“ Ihres CAD-Programms oder verbinden Sie sie mit einem Via mit Masse. Führen Sie die Designregelprüfung aus, nachdem Sie die Zonen gefüllt haben.
Voll oder schraffiert
Eine volle Fläche ist für fast jede starre Platine die bessere Wahl: geringere Impedanz, einfacher zu prüfen, kein Mehraufwand. Eine schraffierte (Gitter-)Fläche ist selten nötig; sie bietet einen schwächeren Rückstrompfad und mehr kleine Lücken, die geprüft werden müssen.
Bevor Sie die Dateien senden
Füllen Sie alle Zonen erneut, bevor Sie die Gerber-Dateien ausgeben, sonst können sie altes Kupfer enthalten (die Schritte für KiCad stehen in KiCad-Designregeln für einen Leiterplattenhersteller). Laden Sie dann das Archiv im Preisrechner hoch.
Häufige Fragen
Ist eine Kupferfläche notwendig?
Nein, aber eine Massefläche hilft den meisten Platinen: kürzere Rückstrompfade, mehr Strombelastbarkeit und ebenere Platinen. Bei Platinen mit 2 Lagen ist sie üblich.
Was ist ein Thermal Relief?
Eine Verbindung zwischen Pad und Fläche über wenige schmale Stege, damit das Pad beim Löten keine Wärme abführt und die Lötstelle leicht gelingt.
Was sind Kupferinseln und wie entferne ich sie?
Isolierte Kupferflächen ohne Netz. Nutzen Sie die Option Ihres CAD-Programms, die totes Kupfer entfernt, oder verbinden Sie sie mit einem Via mit Masse.
Wie weit soll die Fläche vom Platinenrand entfernt bleiben?
Halten Sie Kupfer vom Umriss und von V-Cut-Linien fern; prüfen Sie den Randabstand in der DFM-Checkliste, bevor Sie bestellen.
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