Leiterbahnbreiten-Rechner für Platinen
Basierend auf dem IPC-2221-Standard — geben Sie Ihren Strom ein, um die erforderliche Leiterbahnbreite, den Widerstand, den Spannungsabfall und die Verlustleistung zu erhalten.
Eingabeparameter
Empfohlene Leiterbahnbreite
| Strom (A) | Breite außen (mm) | Breite innen (mm) | Außen (mil) |
|---|
Umrechnungen: 1 oz/ft² = 1.4 mil = 35.6 µm · °F = °C × 9/5 + 32 · 1 Zoll = 25.4 mm.
Hinweise: ① Innenlagen leiten Wärme schlecht ab — unter denselben Bedingungen benötigen sie ungefähr die doppelte Breite von Außenlagen. ② Die Ergebnisse setzen ein FR-4-Substrat bei ruhender Luft voraus; bei Vakuum, dichter Leiterbahnführung oder dauerhafter Volllast sollten Sie eine zusätzliche Marge von mindestens 20 % einplanen. ③ Nur als Referenz für das Design — vor der Produktion durch Tests validieren.
Häufig gestellte Fragen
1. Welchen Standard verwendet dieser Rechner?
IPC-2221. Die zugrunde liegende Formel lautet I = k · ΔT^0.44 · A^0.725, wobei k = 0.048 für äußere und 0.024 für innere Lagen gilt, A der Leiterbahnquerschnitt in mil² und ΔT der zulässige Temperaturanstieg ist. Ausgehend von Ihrem aktuellen Wert berechnet der Rechner die minimale Leiterbahnbreite und gibt außerdem den Leiterbahnwiderstand, den Spannungsabfall und den Leistungsverlust an. IPC-2221 ist bewusst konservativ ausgelegt und daher ein sicherer Ausgangspunkt für die meisten Leiterplatten.
2. Welchen Temperaturanstieg sollte ich zulassen?
10 °C ist der standardmäßige Ausgangswert – die Leiterbahn darf 10 °C über der Umgebungstemperatur liegen. Geringere Anstiege (5 °C) ergeben breitere, kühlere Leiterbahnen für dicht bestückte oder besonders zuverlässige Leiterplatten; 20 °C ermöglicht schmalere Leiterbahnen, führt jedoch zu einer heißeren Leiterplatte und einer kürzeren Lebensdauer benachbarter Bauteile. In einem geschlossenen Gehäuse oder bei einer hohen Umgebungstemperatur (ab 60 °C) sollten Sie den Temperaturanstieg gering halten.
3. Warum benötigen Innenlagen ungefähr die doppelte Breite?
Wegen des k-Koeffizienten: 0.048 für äußere gegenüber 0.024 für innere Lagen. Eine innere Leiterbahn ist in FR-4 eingebettet, einem Wärmeisolator. Daher kann die von ihr erzeugte Wärme nicht an die Luft entweichen, sondern sich nur durch das Laminat in Leiterplattenflächen und Vias ausbreiten. Eine äußere Leiterbahn kann Wärme zusätzlich in die Leiterplattenfläche ableiten sowie durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung abgeben. Planen Sie bei gleichem Strom und Temperaturanstieg auf Innenlagen ungefähr die doppelte Breite ein – oder verlegen Sie den Hochstrompfad auf eine Außenlage.
4. Wie viel Reserve sollte ich hinzufügen?
Der Rechner kennzeichnet das theoretische IPC-2221-Minimum. Fügen Sie bei Produktionsdesigns mindestens 10 % zusätzliche Breite hinzu, bei Vakuumbetrieb, dichter Leiterbahnführung mit wenig benachbartem Kupfer, dauerhafter Volllast oder hoher Umgebungstemperatur 20 % oder mehr. Die Statuszeile zeigt die Reserve Ihrer aktuellen Auswahl an.
5. Spielt die Leiterbahnlänge eine Rolle?
Nicht für die Strombelastbarkeit – die Erwärmung hängt vom Querschnitt ab, nicht von der Länge. Die Länge beeinflusst jedoch den Spannungsabfall und den Leistungsverlust: R = ρ·L/A. Daher kann eine lange, dünne Leiterbahn einen erheblichen Spannungsabfall verursachen, selbst wenn sie thermisch breit genug ist. Der Rechner gibt für die eingegebene Länge den Widerstand, den Spannungsabfall und den Leistungsverlust an. Wenn der Abfall zu hoch ist, verbreitern Sie die Leiterbahn oder verkürzen Sie den Weg. Als Faustregel sollten Spannungsabfälle auf Versorgungsschienen unter 1–2 % der Versorgungsspannung bleiben.
6. Welches Kupfergewicht sollte ich verwenden?
1 oz/ft² (35 µm) ist der übliche Ausgangspunkt. 2 oz verdoppelt bei gleicher Breite den Querschnitt – bei gleichem Strombedarf wird dadurch ungefähr die Hälfte der erforderlichen Breite benötigt; 0.5 oz oder 0.33 oz wird für Feinstleiter- und HDI-Designs verwendet. Der Rechner akzeptiert Kupferangaben in oz/ft² oder mil. Schwereres Kupfer ist teurer und erfordert größere Ätzabstände – oberhalb von 2 oz sollten Sie das Prozessfenster Ihres Leiterplattenherstellers bestätigen.
7. Warum kann eine reale Leiterplatte einen anderen Strom führen, als der Rechner angibt?
IPC-2221 ist ein empirisches, konservatives Modell auf Grundlage älterer Testdaten – die tatsächliche Belastbarkeit hängt von der Leiterplattendicke, benachbarten Kupferflächen, Lötstoppm
aske, Luftstrom und Montage ab. Neuere Analysen (IPC-2152), die auf modernen Messungen basieren, erlauben für denselben Temperaturanstieg häufig schmalere Leiterbahnen als IPC-2221. Betrachten Sie diesen Rechner als sichere Untergrenze: Bei thermisch kritischen Designs sollten Sie die Ergebnisse durch Wärmebildaufnahmen oder einen Belastungstest mit einem Testcoupon überprüfen. LEADHUI kann Testcoupons mit Ihrem Produktionsaufbau fertigen.
