Kuparipäällysteiset levyt (kuparipäällysteinen laminaatti): Mitä ne ovat, tyypit ja miten piirilevyt valmistetaan niistä

Kuparipäällysteinen levy eli kuparipäällysteinen laminaatti (CCL) on jokaisen jäykän piirilevyn raaka-aine: eristävästä alustalevystä, jonka toiselle tai molemmille puolille on liimattu kuparifolio. Kun etseytät pois ei-toivotun kuparin, jäljelle jää piirilevy. CCL:n – sen laatujen, kuparin painojen ja valmiin piirilevyn – ymmärtäminen on piirilevyn todellisen luonteen ymmärtämistä. Tässä oppaassa selitetään kuparipäällysteinen laminaatti, sen tyypit, kuparin painon määritys ja se, miten Highleap Electronics valmistaa CCL:stä valmiita piirilevyjä.

1. Mikä on kuparipinnoitettu piirilevy (CCL)?

Kuparipäällysteinen levy on piirilevyn perusmateriaali: eristävä alusta – tyypillisesti lasikuituvahvisteista epoksihartsia – jonka toiselle tai molemmille pinnoille on laminoitu ohut kuparifoliokerros. Se on lähtöaine, josta piirilevy valmistetaan; kupari on johdin ja alusta on eriste, joka pitää kaiken paikoillaan. Ennen kuin mitään jälkiä on jäljellä, levy on yksinkertaisesti kokonaan kuparilla päällystetty levy.

Laminaatti rakennetaan painamalla kuparifoliota kovettuneelle hartsi- ja vahvikemateriaalille lämmön ja paineen alaisena, jolloin ne liitetään jäykäksi levyksi. Kuparin paksuus, alustan tyyppi ja alustan paksuus valitaan kaikki levyn tarpeiden mukaan. Tämä on piirilevylaminaatin perusmateriaali , ja sen valmistustapa – folio, hartsi, vahvike – on kuvattu yksityiskohtaisesti tässä piirilevylaminaattien rakentamista käsittelevässä katsauksessa.

2. Kuparipäällysteisten laminaattien tyypit: FR-4, CEM, metalliydin ja muut

Kuparipäällysteisiä laminaatteja on saatavilla useita eri tyyppejä alustansa mukaan: FR-4 (lasikuituvahvisteinen epoksi, standardi), CEM-laadut (komposiittiepoksi), korkeataajuuslaminaatit (PTFE ja keraamitäytteiset) ja metalliydin (kuparifolio alumiini- tai kuparipohjan päällä). Alusta määrää levyn sähköiset, termiset ja mekaaniset ominaisuudet, joten CCL-tyyppi seuraa sovelluksesta:

FR-4 kattaa valtaosan työstä, ja muut valitaan silloin, kun tarvitaan niiden erityisiä etuja – korkeampaa lämpötilaa, pientä RF-häviötä tai voimakasta lämmönjohtavuutta. Esimerkiksi metalliytiminen CCL tukee LED- ja teholevyjä alumiinisubstraattisten piirilevyjen avulla , kun taas RF-malleissa käytetään korkeataajuuslaatuja. Näiden välillä valitaan piirilevyn materiaali , joka muokkaa koko levyä.

3. Kuparin paino CCL:nä: 1 oz, 2 oz ja mitä se tarkoittaa

Kuparin paino kuvaa laminaatin kuparifolion paksuutta unsseina neliöjalkaa kohden – 1 unssi kuparia on noin 35 mikronia paksua, 2 unssia noin 70 mikronia. Se on vanha käytäntö, mutta keskeinen ajatus on yksinkertainen: suurempi kuparin paino tarkoittaa paksumpaa kuparia, joka kuljettaa enemmän virtaa ja johtaa enemmän lämpöä kovemman hienojakoisen syövytyksen hinnalla. Yleiset painot:

• 0.5 oz (~17.5 µm) — käytetään sisäkerroksissa ja hienoviivatöissä.
• 1 oz (~35 µm) — tyypillisten ulkokerrosten standardi.
• 2 oz (~70 µm) — suurvirta- ja teholevyille.
• 3 unssia ja enemmän (~105 µm+) — raskas kupari suurvirta- ja lämpösuunnitteluun.

Valinta on kompromissi: raskaampi kupari kuljettaa enemmän virtaa tietyllä leveydellä, mutta sitä on vaikeampi syövyttää erittäin ohuiksi johtimiksi, joten suurvirta- ja signaalilevyissä käytetään usein eri painotuksia. Tämä on sama kuparipainologiikka, joka ohjaa virrankantokykyä ja raskaaseen kupariin perustuvia malleja, ja se on määritelty laminaattityypin rinnalla. Suuria virtoja kuljettaville levyille raskaampi päällystetty laminaatti on lämpökykyisen rakenteen perusta.

4. Kuinka piirilevy valmistetaan kuparipinnoitetusta laminaatista

Piirilevy valmistetaan kuparipinnoitetusta laminaatista kuvaamalla piirikuvio kupariin, syövyttämällä pois ei-toivottu kupari jälkien jättämiseksi, minkä jälkeen lisätään poraus, pinnoitus, juotosmaski ja viimeistely. CCL on pohja ja valmistus on vähentävä prosessi, joka paljastaa piirin. Ydinsekvenssi:

• Kuvittele kuvio. Jäljiksi muuttuvan kuparin suojaamiseksi levitetään ja kuvioidaan (usein valokuvaamalla).
• Etsaus Paljastunut, suojaamaton kupari syövytetään kemiallisesti pois, jolloin alustalle jää piirin jälkiä.
• Poraa ja levytä. Kerrokset yhdistetään poraamalla ja pinnoittamalla reikiä, jolloin muodostuu yhteenliitäntä.
• Valmis. Juotosmaski, silkkipaino ja pintakäsittely lisätään kuparin suojaamiseksi ja sen valmisteluksi kokoonpanoa varten.

Monikerroslevyissä useita syövytettyjä kuparipäällysteisiä ytimiä ja prepreg-kerroksia laminoidaan yhteen, jolloin sama periaate toistuu useammassa kerroksessa. Lähtölaminaatin kuparipaino ja alusta määräävät, mikä on saavutettavissa syövytyksessä ja suorituskyvyssä, minkä vuoksi CCL-valinta on etusijalla – kaikki piirilevyjen valmistuksessa perustuu tähän perusmateriaaliin.

5. Kuinka valita oikea kuparipinnoitettu laminaatti

Valitse kuparipinnoitettu laminaatti sovittamalla alusta sähkö-, lämpö- ja luotettavuustarpeisiisi ja kuparin paino virta- ja lämpövaatimuksiisi – FR-4 ja 1 g kuparia kattavat useimmat piirilevyt, ja erikoislaminaatteja valitaan vain siellä, missä niiden etuja tarvitaan. Yli suunnitteluvaatimusten valitseminen lisää kustannuksia; pienemmän päällysteen valitseminen puolestaan ​​vaarantaa suorituskykyä tai luotettavuutta. Päätöksen tekijät:

• Sähkötarpeet. Korkeataajuiset tai suurnopeussignaalit viittaavat pienihäviöisiin laminaatteihin; yleinen digitaalinen ja analoginen työskentely onnistuu FR-4:llä.
• Lämpötarpeet. Korkea lämpötila tai suuri teho suosii korkean Tg:n tai metalliytimisen laminaatin käyttöä lämpötilan hallinnassa.
• Kuparin paino. Sovita se virran ja lämmön suhteen – raskaampi tehon suhteen, standardi signaaleille – tasapainottaen hienojakoista etsausta vastaan.
• Kustannukset ja saatavuus. Standardi FR-4 ja yleiset kuparipainot ovat edullisimpia ja helpoimmin saatavilla olevia, kuten kohdassa parhaan kuparipinnoitetun laminaatin valitseminen.

Koska laminaatti on kaiken perusta, tämä valinta on parasta varmistaa valmistajan kanssa, mieluiten valmistettavuuden arvioinnissa, jotta materiaali, kuparin paino ja pinottavuus sopivat sekä suunnitteluun että valmistusprosessiin ennen minkään levyn rakentamista.

6. Kuinka Highleap valitsee ja käsittelee CCL:n tauluillesi

Highleap valitsee kuparipäällysteisen laminaatin ja kuparin painon vastaamaan piirilevysi sähköisiä, lämpö- ja luotettavuustarpeita ja käsittelee sen sitten kuvantamisen, syövytyksen, poraamisen, pinnoituksen ja viimeistelyn avulla valmiiksi piirilevyksi. Materiaalia käsitellään teknisenä valintana: vakio FR-4, jos se sopii, ja korkean Tg:n, korkeataajuisen tai metalliytimisen laminaatit, jos suunnittelu niitä todella vaatii, hyödyntäen laajaa valikoimaa laminaattimateriaaleja.

Koska pohjalaminaatti määrittää valmiin piirilevyn ominaisuudet, valmistettavuuden tarkastus varmistaa, että materiaali, kuparin paino ja pinoaminen ovat oikein ennen valmistusta, jolloin vältetään levyn valmistuksen jälkeen havaitut ristiriidat. Highleap kattaa tämän piirilevyjen valmistuksessa ja tukee valmiiksi koottua piirilevyä avaimet käteen -kokoonpanoon asti . Kun pyydät tarjousta, ilmoita laminaatin tyyppi (tai sähkö-, lämpö- ja Tg-vaatimukset), kuparin paino ja kerrosten määrä, jotta käytetään oikeaa pohjamateriaalia.

7. Kuparipäällysteisten levyjen usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on kuparipinnoitetulla piirilevyllä ja piirilevyllä?

Kuparipinnoitettu piirilevy on raaka, kokonaan kuparipinnoitettu laminaatti ennen kuin siinä on yhtään piiriä; piirilevy on se, mikä saadaan, kun ei-toivottu kupari on syövytetty pois ja porattu, pinnoitettu, peitetty ja viimeistelty. CCL on piirilevyn lähtömateriaali.

Mikä on FR-4-kuparipinnoitettu laminaatti?

FR-4 CCL on piirilevyjen vakiopohjamateriaali: lasikuituvahvisteinen epoksipohja, jonka toiselle tai molemmille puolille on liimattu kuparifolio. Se sopii useimpiin jäykkiin piirilevyihin kustannusten, lujuuden ja sähköisten ominaisuuksien tasapainon ansiosta.

Mitä tarkoittaa 1 unssi kuparia verhoillulla levyllä?

Se kuvaa kuparifolion paksuutta – noin 35 mikronia (0.035 mm) – ilmaistuna painona neliöjalkaa kohden. 2 unssia on noin 70 mikronia. Painavampi kupari kuljettaa enemmän virtaa, mutta sitä on vaikeampi syövyttää hienoiksi johtimiksi.

Voiko kuparipäällysteisestä levystä tehdä piirilevyn kotona?

Yksinkertaisia ​​yksi- tai kaksipuolisia piirilevyjä voidaan valmistaa kuparipäällysteisestä laminaatista kuvioimalla resisti ja syövyttämällä, mutta monikerroksiset piirilevyt, hienot ominaisuudet, pinnoitetut läpiviennit ja luotettavat viimeistelyt vaativat ammattimaista valmistusta. Kotietsaus sopii vain perusprototyyppeihin.

Mitä eroa on yksipuolisella ja kaksipuolisella kuparipinnoitetulla levyllä?

Yksipuolisessa CCL-materiaalissa on kuparia toisella puolella ja kaksipuolisessa molemmilla. Kaksipuolinen materiaali mahdollistaa piirilevyjen ja pinnoitettujen läpireikien tekemisen molemmilla pinnoilla, mikä tukee monimutkaisempaa reititystä kuin yksipuolinen materiaali.

Vaikuttaako kuparipinnoitettu laminaatti signaalin suorituskykyyn?

Kyllä — substraatin dielektriset ominaisuudet vaikuttavat impedanssiin ja häviöön, minkä vuoksi korkeataajuuslevyissä käytetään erikoistuneita pienihäviöisiä laminaatteja standardin FR-4:n sijaan. Pohjamateriaali on keskeinen tekijä levyn sähköisessä käyttäytymisessä.