Was ist ein Kupferguss?
Ein Kupferguss ist eine Komponente des Leiterplattendesigns. PCBs, dünne Platinen, die mit elektrischen Leiterbahnen bedeckt sind, werden in den meisten elektronischen Geräten verwendet und verwenden das Metall Kupfer als elektrischen Leiter. Während des PCB-Herstellungsprozesses wird etwas Kupfer weggeätzt, während anderes Kupfer an Ort und Stelle verbleibt, um eine leitende Oberfläche zu erzeugen. Diese Kupferschicht, die anscheinend um die einzelnen elektronischen Komponenten der Leiterplatte „fließt“, ist das Kupfergussstück.
Kupfermetall ist in der Elektronik weit verbreitet, da es eine sehr hohe Leitfähigkeit aufweist. Die Struktur von Kupfer auf atomarer Ebene besteht aus einem Atomgitter, das durch schwache Metallbindungen zusammengehalten wird. Dadurch können die Kupferelektronen leicht von einem Atom zum anderen durch das Gitter fließen und Energie in Form von Elektrizität oder Wärme transportieren.
PCBs nutzen die Leitfähigkeit von Kupfer, um elektrische Signale von einer elektronischen Komponente auf der Platine zu einer anderen zu übertragen. In den meisten Fällen wird eine Leiterplatte hergestellt, indem eine dünne Kupferfolie auf ein inertes Trägermaterial zum Tragen laminiert wird. Überschüssiges Kupfer wird dann mit Chemikalien weggeätzt, wobei nur die für den Betrieb erforderlichen Verbindungen erhalten bleiben.
Ein Kupferguss kann für das PCB-Design vorteilhaft sein, da er den Umfang des erforderlichen chemischen Ätzens verringert, indem ein relativ großer Kupferraum auf der Platine belassen wird. Da es die Platine um die einzelnen elektronischen Komponenten herum ausfüllt, kann das Kupfernetz auch diese Komponenten verbinden und Strom leiten. Die Bereiche einer Leiterplatte, die zum Gießen von Kupfer vorgesehen sind, werden im Vorfeld während des Schaltungsentwurfs mit einer speziellen Software geplant und modelliert.
Eine weitere wichtige Funktion eines Kupfergusses ist seine Verwendung als Massefläche. Die Kupferschicht befindet sich als Erdungsebene tatsächlich auf einer anderen Schicht oder einem anderen elektrischen Netz als die anderen Komponenten und ist nur als Erdungsmaterial mit diesen verbunden. Die Elektrizität in den Leiterplatten eines elektronischen Geräts wird geerdet oder in das Kupferrohr geleitet, wodurch die Leiterplatten einen gemeinsamen Bezugspunkt erhalten, anhand dessen die Spannung bestimmt werden kann. Für Leiterplatten ist es häufig wichtig, die Signalspannung von diesem gemeinsamen Punkt aus zu messen, der als Bezugspotential bezeichnet wird.
Kupfer hat neben seiner Anwendung in der elektrischen Leitfähigkeit auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann als Wärmesenke eingesetzt werden. Kühlkörper sind Substanzen, die überschüssige Wärme von Hochtemperaturkomponenten ableiten und in der Elektronik eingesetzt werden, um eine Überhitzung der Geräte zu verhindern. In einer Leiterplatte kann Wärmeenergie, die von elektrischen Bauteilen erzeugt wird, in das Kupferrohr geleitet werden, so dass die Leiterplatte effektiver funktioniert.