Selbstverständlich besteht das Muster der Platine aus Kupfer. Wir werden über Kupfer sprechen, das für Leiterplatten verwendet wird.
Für das in Substraten verwendete Kupfer werden zwei Arten von Kupferfolien eingesetzt. Die eine ist „elektrolytische Kupferfolie“ für starre Leiterplatten , die andere ist „gewalzte Kupferfolie“ für flexible und Hochstrom-Leiterplatten.
Galvanisch abgeschiedene Kupferfolie wird hergestellt, indem ein Bad aus Kupfersulfat (Sn2SO4) mit Energie versorgt wird und das auf der Kathode (Edelstahl usw.) abgeschiedene Kupfer zu einem Blech verarbeitet wird. Die Kupferfolie auf der Kathodenseite wird zur Oberfläche des Substrats, die andere Seite wird durch Weichätzen aufgeraut und kommt mit dem Grundmaterial in Kontakt.
Der Zweck des Aufrauens besteht darin, die Haftung zum Grundmaterial zu verbessern. Das Harz selbst haftet leicht mit Epoxidharz, aber beim Verbinden mit Phenolharz hat es keine Klebeeigenschaften, daher wird zum Verbinden ein Klebstoff verwendet. Andererseits wird gewalzte Kupferfolie durch Erhitzen eines Barrens mit einer Reinheit von 99.9 % oder höher und anschließendes Walzen hergestellt.
Für gewöhnliche starre Platinen wird elektrolytische Kupferfolie verwendet, für flexible Platinen und Kupferfolien über 3 Unzen wird gewalzte Kupferfolie verwendet.
Da Harz und Metall aneinander haften, muss man sich Gedanken darüber machen, ob es fest sitzt. Die Norm schreibt die Prüfmethode für die Schälfestigkeit der Verbundfestigkeit zwischen Harz und Kupferfolie vor. Darin heißt es, dass der Test bei Raumtemperatur, nach dem Löten und während des Erhitzens durchgeführt werden sollte. Einzelheiten finden Sie im JIS-Standard.
In letzter Zeit gab es Fälle, in denen im Ausland hergestellte Grundmaterialien verwendet wurden. Dennoch sind in einigen Fällen die Haftfestigkeit zwischen dem Kupfer und dem Grundmaterial und verschiedene andere Eigenschaften schlechter als bei herkömmlichen Materialien.
Das Material ist zwar günstig, aber wenn Sie es verwenden, achten Sie bitte auf die Eigenschaften und Zuverlässigkeitsdaten des Untergrunds. Möglicherweise ist es im Materialkatalog aufgeführt, daher ist es eine gute Idee, es zu überprüfen.
Die Dicke der Kupferfolie beträgt hauptsächlich 18 µm, 35 µm und 70 µm. 18 µm wird häufig für doppelseitige, mit Kupfer beschichtete Platinen bei der Herstellung von Rohplatinen, der Oberflächenschicht von Mehrschichtplatinen usw. verwendet, und 35 µm wird für einseitige, nicht beschichtete Platinen, die Innenschichten von Mehrschichtplatinen und Muster verwendet mit hohen Stromwerten.
70um wird häufig verwendet. Darüber hinaus werden dünne Exemplare wie 12 µm (9 µm) für Muster mit ultrahoher Dichte wie Aufbauplatinen und dicke Exemplare wie 105 µm für Muster mit hohem Strom verwendet.
Für Platinen mit großen Strömen wird auch dickere Kupferfolie verwendet. Ein Fuß2 35 µm dicke Kupferfolie wiegt 1 Unze (305 g), daher nennen wir 35 µm Kupferfolie 1 Unze Kupfer. 18umμ ist 1/2 Unze, 70umμ ist 2 Unzen. Der Kupferpreis ist in letzter Zeit stark gestiegen, und der Substratpreis scheint sich zu erholen.
Wurde in der Vergangenheit häufig 70-um-Material für die Stromversorgung und GND (Innenschicht) von Multilayer-Platinen verwendet, kommt in jüngster Zeit auch häufig 35-um-Material zum Einsatz.
Ich habe neulich in einer anderen Kolumne die Daten zur Zuverlässigkeitsbewertung des „Substrats“ erwähnt, aber wie sieht es mit der Zuverlässigkeit des „Basismaterials“ aus? Wie ich im vorherigen Abschnitt bereits erwähnt habe, variiert die Leistung selbst bei gleichem Herstellungsverfahren des Basismaterials je nach Hersteller.
Mit dem wachsenden Bedarf an hochhitzebeständigen Substraten wurden beispielsweise FR-4-Materialien entwickelt, die billiger als herkömmliche BT-Harzsubstrate sind und eine hohe Tg (Glasübergangstemperatur) aufweisen, und Unternehmen für Basismaterialien arbeiten daran sich zu differenzieren.
Copper Clad Laminate, kurz CCL (Copper Clad Laminate), ist ein Grundmaterial für die Herstellung von Leiterplatten. Kupferkaschierte Laminate werden durch Imprägnieren von mit hochisolierenden Glasfasern gewebtem Glasgewebe (Glasgewebe) mit Harz hergestellt. Anschließend wird durch Wärmebehandlung eine plattenförmige Harzplatte hergestellt, auf deren Ober- und Unterseite Kupferfolie angebracht wird und der Vorgang durch Erhitzen und Pressen mit einer Pressmaschine vervollständigt wird.
Die Dehnbarkeit, Festigkeit, Wärmebeständigkeit und niedrige Dielektrizitätskonstante des Glasgewebes variieren je nach Zusammensetzung und Webart des Glases sowie der Zusammensetzung und Menge des imprägnierten Harzes. Daher ist dieses kupferkaschierte Laminat das wichtigste für die Eigenschaften von Leiterplatten.
Preiswerte kupferkaschierte Laminate verwenden im Allgemeinen ein äußerst vielseitiges Glasgewebe und Harz. Es ist notwendig, Stoff und Harz zu wählen.
Kupferkaschierte Laminate werden nicht von Substratherstellern hergestellt, sondern von Herstellern chemischer Materialien bezogen, die auf die Herstellung kupferkaschierter Laminate spezialisiert sind.
Während es für eine doppelseitige Platte nicht notwendig ist, ist für eine mehrschichtige Platte mit vier oder mehr Schichten ein Isoliermaterial namens Prepreg (PP) erforderlich.
Bei diesem Prepreg handelt es sich um eine Harzfolie, die durch Imprägnieren von Glasgewebe mit Harz und Aushärten in einen halbgehärteten Zustand hergestellt wird. Wenn bei der Herstellung einer mehrschichtigen Platine Hitze und Druck auf ein kupferkaschiertes Laminat ausgeübt werden, wobei Prepregs auf der Ober- und Unterseite des kupferkaschierten Laminats gestapelt und zwischen Kupferfolien eingeklemmt werden, schmilzt das halb ausgehärtete Harz des Prepregs wieder und klebrig werden.
Wie bei kupferkaschierten Laminaten beeinflussen die Zusammensetzung und das Gewebe des Glasgewebes sowie die Zusammensetzung und Mischmenge des imprägnierten Harzes die Dehnbarkeit, Festigkeit, Wärmebeständigkeit und niedrige Dielektrizitätskonstante des Prepregs. Es ist notwendig, den Typ mit der Platine auszuwählen und einzustellen
Hersteller von Leiterplatten bezeichnen Prepreg als PP und oft auch als „Puri“.
Die Leiterbahnen (Leiterschichten) der Leiterplatte bestehen aus Kupferfolie. Kupferfolie ist vergleichbar mit Aluminiumfolie und wird aus elektrolytischem Kupfer mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99.8 % hergestellt.
Eine Seite der durch Elektrolyse hergestellten Kupferfolie ist oberflächenbehandelt, um die Haftung mit Harz zu verbessern. Die behandelte Oberfläche ist rau mit feinen Unregelmäßigkeiten, und diese feinen Unregelmäßigkeiten verbessern die Haftung am Prepreg.
Die als Substrate verwendeten Kupferfolien sind je nach Anwendung unterschiedlich dick. Beispielsweise wird für analoge Schaltungen mit relativ hoher Strombelastbarkeit eine 35 µm dicke Kupferfolie und für digitale Schaltungen eine 18 µm dicke Kupferfolie verwendet. In neueren digitalen Schaltkreisen wurden sogar noch dünnere Kupferfolien verwendet.
Lötstoppfarbe ist eine isolierende Tinte, die die Oberfläche von Leiterplatten schützt. Lot ist löt- und resistent gegenüber Lot und verhindert, dass Lot bei der Montage von Teilen auf einer Leiterplatte an anderen Stellen als dem Montagebereich anhaftet. Außerdem schützt es die Leiterbahnen auf der Platine dauerhaft vor Feuchtigkeit, Hitze und Staub und erhält die Isolierung aufrecht.
Lötstopptinte ist eine Tinte, die auf Licht reagiert, halb aushärtet und schließlich durch Wärmebehandlung ausgehärtet wird. Im Gegensatz zu normaler Tinte reagiert sie auf Licht und Hitze und muss daher vorsichtig gehandhabt werden.
Zusätzlich zur Farbe variieren auch Eigenschaften wie hohe Hitzebeständigkeit, Mikrofertigungsunterstützung, Flexibilitätsunterstützung usw. je nach den Unterschieden der in der Tinte enthaltenen chemischen Materialien. Daher werden für die Substrate von Automobilen und Smartphones Lötstoppfarben mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften verwendet.
Die vier oben genannten Grundmaterialien für Leiterplatten sind jedoch entscheidend. Die Auswahl des passenden Materials hängt von den jeweiligen Anforderungen der Leiterplatte ab. Allein für kupferkaschierte Laminate gibt es Dutzende Hersteller, und jedes Unternehmen bietet eine Vielzahl von Produkten an. Die Kombinationsmöglichkeiten sind schier unendlich. Daher empfiehlt es sich, den Leiterplattenhersteller zu konsultieren und die beste Lösung zu finden.
