Wie breit muss eine Leiterbahn sein?
Beim Entwurf einer Leiterplatte stellt sich bei jeder Versorgungsleitung die Frage, wie breit die Kupferbahn sein muss. Ist sie zu schmal, erwärmt sie sich durch den Stromfluss, im Extremfall löst sie sich vom Basismaterial oder brennt durch. Ist sie unnötig breit, kostet sie Platz, der bei dichter Bestückung fehlt.
Seit Jahrzehnten wird dafür eine Näherungsformel aus dem Standard IPC-2221 verwendet. Sie verknüpft Strom, Querschnitt und Temperaturanstieg und unterscheidet zwischen Außenlagen, die Wärme an die Luft abgeben, und Innenlagen, die von Isoliermaterial umgeben sind. Innenbahnen müssen deshalb für denselben Strom deutlich mehr Querschnitt haben, meist mehr als doppelt so breit.
Der Rechner bestimmt aus dem nötigen Querschnitt und der Kupferdicke die Mindestbreite. Aus der Länge ergibt sich zusätzlich der elektrische Widerstand der Bahn bei 20 Grad, der Spannungsabfall und die Verlustleistung. Gerade bei Sensorleitungen und niedrigen Versorgungsspannungen ist der Spannungsabfall oft wichtiger als die Erwärmung.
Richtwert richtig einordnen
Die IPC-2221-Formel ist eine Faustregel aus alten Messreihen und gilt vor allem für Ströme bis etwa 35 Ampere und Bahnbreiten bis rund zehn Millimeter. Der neuere Standard IPC-2152 berücksichtigt zusätzlich Plattendicke, Kupferflächen in anderen Lagen und Wärmeableitung und liefert oft schmalere Bahnen. Für kritische Auslegungen sollten Sie diese Diagramme oder eine thermische Simulation verwenden.
Planen Sie Reserven ein. Fertigungstoleranzen beim Ätzen machen Bahnen schmaler, Galvanik kann die Kupferdicke auf Außenlagen erhöhen. Bahnen, die nebeneinander laufen, heizen sich gegenseitig auf, und Bauteile in der Nähe geben zusätzlich Wärme ab. Eine zulässige Erwärmung von 10 Kelvin ist ein üblicher, eher vorsichtiger Ansatz für Seriengeräte.
Durchkontaktierungen, also Vias, sind häufig der Engpass. Eine einzelne kleine Durchkontaktierung trägt deutlich weniger Strom als eine breite Bahn. Bei Leistungspfaden setzen Entwickler deshalb mehrere Vias parallel oder nutzen Kupferflächen statt einzelner Bahnen. Fragen Sie beim Leiterplattenhersteller nach seinen minimalen Strukturbreiten und Kupferstärken.
Für Leitungen außerhalb der Platine helfen der Kabelquerschnitt-Rechner und der Spannungsabfall-Rechner. Grundlagen zu Spannung, Strom und Widerstand liefert der Ohmsches-Gesetz-Rechner. Die Werte dieses Rechners sind Orientierung für den Entwurf und ersetzen keine Prüfung des fertigen Geräts.
Tipps und typische Fehler
Platinen sicher auslegen.
- Reserve: Breiter als nötig.
- Innenlagen: Mehr Querschnitt.
- Vias: Mehrere parallel.
- Hersteller: Fertigungsgrenzen fragen.
Weitere Rechner: Mathe & Formeln
Häufige Fragen
Wie viel Strom verträgt eine 1 mm breite Leiterbahn?
Bei 35 µm Kupfer auf der Außenlage und 10 K Erwärmung nach IPC-2221 etwa 2,4 A.
Warum brauchen Innenlagen breitere Bahnen?
Sie geben Wärme schlechter ab, weil sie vom Basismaterial umschlossen sind.
Was bedeutet 1 oz Kupfer?
Eine Unze Kupfer je Quadratfuß, das sind rund 35 µm Schichtdicke.
Welche Kupferdicke ist Standard?
Die meisten Leiterplatten haben 35 µm, also 1 oz Kupfer auf den Außenlagen.
Wie viel Strom trägt ein Via?
Deutlich weniger als eine breite Bahn, deshalb setzt man für hohe Ströme mehrere parallel.
- Leiterbahnbreite berechnen
- Leiterbahn Strom
- PCB Trace Width Calculator
- Leiterbahn Breite Ampere
- IPC-2221 Rechner
- Platine Leiterbahn Strombelastbarkeit
Alle Berechnungen erfolgen direkt in Ihrem Browser, Ihre Eingaben werden nicht übertragen oder gespeichert. Die Ergebnisse sind Orientierungswerte ohne Gewähr und ersetzen keine steuerliche, rechtliche oder finanzielle Beratung. Die Erklärtexte auf dieser Seite wurden mit KI erstellt. Letzte inhaltliche Änderung dieser Seite: . Mehr dazu: So entstehen und prüfen wir die Rechner.