Placas de circuito impresso revestidas de cobre (laminado revestido de cobre): o que são, tipos e como as placas de circuito impresso são fabricadas a partir delas.

Uma placa revestida de cobre, ou laminado revestido de cobre (CCL), é a matéria-prima de toda placa de circuito impresso rígida: uma folha de substrato isolante com uma folha de cobre aderida a um ou ambos os lados. Remove-se o cobre indesejado por corrosão e o que resta é o circuito. Compreender o CCL — suas qualidades, espessuras de cobre e como ele se transforma em uma placa finalizada — é compreender o que uma placa de circuito impresso realmente é. Este guia explica o laminado revestido de cobre, seus tipos, como a espessura do cobre é especificada e como a Highleap Electronics transforma o CCL em placas finalizadas.

1. O que é uma placa revestida de cobre (CCL)?

Uma placa revestida de cobre é o material base de uma placa de circuito impresso (PCB): um substrato isolante — geralmente epóxi reforçado com fibra de vidro — com uma fina camada de folha de cobre laminada em uma ou ambas as superfícies. É a base a partir da qual um circuito é construído; o cobre é o condutor e o substrato é o isolante que mantém tudo no lugar. Antes de qualquer trilha existir, a placa é simplesmente uma folha totalmente revestida de cobre.

O laminado é construído pressionando-se uma folha de cobre sobre o substrato de resina e reforço curado (ou em processo de cura) sob calor e pressão, unindo-os em uma folha rígida. A espessura do cobre, o tipo de substrato e a espessura do substrato são escolhidos de acordo com as necessidades da placa. Este é o princípio fundamental. Material laminado PCBE a forma como é construído — folha, resina, reforço — é descrita em detalhes nesta análise. construção de laminado de PCB.

2. Tipos de laminado revestido de cobre: ​​FR-4, CEM, com núcleo metálico e outros.

As placas laminadas revestidas de cobre são classificadas em diversos tipos, definidos pelo substrato: FR-4 (epóxi reforçado com fibra de vidro, o padrão), placas CEM (epóxi composto), placas de alta frequência (com PTFE e carga cerâmica) e placas com núcleo metálico (folha de cobre sobre uma base de alumínio ou cobre). O substrato determina o comportamento elétrico, térmico e mecânico da placa, portanto, o tipo de placa laminada revestida de cobre (CCL) é definido pela aplicação.

O FR-4 é utilizado na grande maioria dos trabalhos, enquanto os outros materiais são escolhidos quando suas vantagens específicas — maior resistência à temperatura, baixa perda de radiofrequência ou forte condução de calor — são necessárias. O CCL com núcleo metálico, por exemplo, é utilizado em placas de LED e de alimentação. PCBs de substrato de alumínio, enquanto os projetos de RF usam as classes de alta frequência. Selecionar entre elas é o material da placa de circuito impresso decisão que molda todo o conselho.

3. Peso do cobre em CCL: 1 oz, 2 oz e o que isso significa

A gramatura do cobre descreve a espessura da folha de cobre no laminado, expressa em onças por pé quadrado — 1 oz de cobre tem cerca de 35 mícrons de espessura, 2 oz cerca de 70 mícrons. É uma convenção antiga, mas a ideia principal é simples: maior gramatura de cobre significa cobre mais espesso, que conduz mais corrente e dissipa mais calor, à custa de uma gravação mais difícil em detalhes finos. As gramaturas comuns são:

• 0.5 oz (~17.5 µm) — usado em camadas internas e para trabalhos de linhas finas.
• 1 oz (~35 µm) — o padrão para camadas externas típicas.
• 2 oz (~70 µm) — para placas de alta corrente e potência.
• 3 onças ou mais (~105 µm+) — cobre espesso para projetos de alta corrente e alta dissipação térmica.

A escolha envolve um equilíbrio: o cobre mais espesso conduz mais corrente em uma determinada largura, mas é mais difícil de gravar em trilhas muito finas; portanto, placas de alta corrente e de sinal geralmente usam espessuras diferentes. Essa mesma lógica de espessura do cobre determina a capacidade de condução de corrente e os projetos com cobre espesso, e é especificada juntamente com o tipo de laminado. Para placas que lidam com altas correntes, o laminado com revestimento mais espesso é a base de uma construção termicamente capaz.

4. Como uma placa de circuito impresso (PCB) é fabricada a partir de laminado revestido de cobre.

Uma placa de circuito impresso (PCB) é feita de laminado revestido de cobre, através da impressão do padrão do circuito no cobre, remoção do cobre indesejado para deixar as trilhas, e posterior furação, metalização, aplicação de máscara de solda e acabamento. O laminado revestido de cobre é a tela, e a fabricação é o processo subtrativo que revela o circuito. A sequência principal é a seguinte:

• Imagine o padrão. Uma camada de resina é aplicada e padronizada (frequentemente por meio de fotolitografia) para proteger o cobre que se tornará as trilhas.
• Gravar. O cobre exposto e desprotegido é removido por corrosão química, deixando as trilhas do circuito no substrato.
• Broca e placa. Os orifícios são perfurados e metalizados para conectar as camadas, construindo a interconexão.
• Concluir. A máscara de solda, a serigrafia e o acabamento superficial são adicionados para proteger o cobre e prepará-lo para a montagem.

Para placas multicamadas, vários núcleos revestidos de cobre gravados e camadas de pré-impregnado são laminados juntos, repetindo o princípio em mais camadas. O peso do cobre do laminado inicial e o substrato definem o que é possível alcançar em termos de gravação e desempenho, e é por isso que a seleção do CCL (núcleo revestido de cobre) vem em primeiro lugar — tudo em Fabricação de PCB constrói-se a partir desse material base.

5. Como escolher o laminado revestido de cobre adequado

Escolha o laminado revestido de cobre combinando o substrato com suas necessidades elétricas, térmicas e de confiabilidade, e a espessura do cobre com seus requisitos de corrente e calor — o FR-4 com 1 oz de cobre atende à maioria das placas, com laminados especializados escolhidos apenas onde suas vantagens são necessárias. Selecionar mais do que o projeto exige aumenta o custo; selecionar menos coloca em risco o desempenho ou a confiabilidade. Os fatores de decisão:

• Necessidades elétricas. Sinais de alta frequência ou alta velocidade indicam o uso de laminados de baixa perda; aplicações digitais e analógicas em geral funcionam bem em FR-4.
• Necessidades térmicas. Altas temperaturas ou alta potência favorecem o uso de laminados com alta Tg ou núcleo metálico para controlar a temperatura.
• Peso de cobre. Ajuste o material à corrente e ao calor — mais pesado para potência, padrão para sinais — equilibrando-o com a gravação de detalhes finos.
• Custo e disponibilidade. Pesos de cobre padrão FR-4 e comuns são os mais econômicos e facilmente disponíveis, conforme abordado em Como escolher o melhor laminado revestido de cobre.

Como o laminado é a base de tudo, essa escolha deve ser confirmada com o fabricante, idealmente em uma análise de viabilidade de fabricação, para que o material, a espessura do cobre e a configuração das camadas sejam adequados tanto ao projeto quanto ao processo de fabricação antes da produção de qualquer placa.

6. Como a Highleap seleciona e processa o CCL para suas placas

A Highleap seleciona o laminado revestido de cobre e a espessura do cobre para atender às necessidades elétricas, térmicas e de confiabilidade da sua placa, processando-o em seguida por meio de etapas como impressão, corrosão, perfuração, revestimento e acabamento, até chegar à placa completa. O material é tratado como uma escolha de engenharia: FR-4 padrão quando apropriado e laminados de alta Tg, alta frequência ou com núcleo metálico quando o projeto realmente os exige, utilizando uma ampla gama de opções. materiais laminados.

Como a camada base define as capacidades da placa final, uma análise de fabricação confirma se o material, a espessura do cobre e a configuração das camadas estão corretos antes da fabricação, evitando incompatibilidades descobertas após a produção da placa. A Highleap aborda esse assunto em detalhes. Fabricação de PCB e apoia o quadro populado através de montagem chave na mãoAo solicitar um orçamento, especifique o tipo de laminado (ou seus requisitos elétricos, térmicos e de Tg), a espessura do cobre e o número de camadas para que o material base correto seja utilizado.

7. Perguntas frequentes sobre placas revestidas de cobre

Qual a diferença entre uma placa revestida de cobre e uma placa de circuito impresso (PCB)?

Uma placa revestida de cobre é o laminado bruto, totalmente coberto de cobre, antes da instalação de qualquer circuito; uma placa de circuito impresso (PCB) é o resultado final após a remoção do cobre indesejado por corrosão, além da perfuração, metalização, aplicação de máscara e acabamento. O laminado revestido de cobre é o material inicial para a fabricação da PCB.

O que é o laminado FR-4 revestido de cobre?

O FR-4 CCL é o material base padrão para placas de circuito impresso: um substrato de epóxi reforçado com fibra de vidro com folha de cobre aderida a uma ou ambas as faces. Ele é utilizado na maioria das placas rígidas devido ao seu equilíbrio entre custo, resistência e propriedades elétricas.

O que significa 1 oz de cobre em uma placa revestida?

A descrição refere-se à espessura da folha de cobre — cerca de 35 mícrons (0.035 mm) — expressa em peso por pé quadrado. 2 onças equivalem a cerca de 70 mícrons. O cobre mais espesso conduz mais corrente, mas é mais difícil de gravar em trilhas finas.

É possível fabricar uma placa de circuito impresso em casa usando placas revestidas de cobre?

Placas simples de um ou dois lados podem ser feitas de laminado revestido de cobre através da padronização de um material resistente e corrosão, mas placas multicamadas, detalhes finos, furos metalizados e acabamentos confiáveis ​​exigem fabricação profissional. A corrosão caseira é adequada apenas para protótipos básicos.

O que é uma placa de cobre revestida de face simples versus uma placa de cobre revestida de face dupla?

O CCL de face única possui cobre em uma das faces, enquanto o de dupla face possui cobre em ambas. A dupla face permite a passagem de circuitos e furos metalizados em ambas as superfícies, suportando roteamento mais complexo do que o material de face única.

O laminado revestido de cobre afeta o desempenho do sinal?

Sim, as propriedades dielétricas do substrato afetam a impedância e as perdas, e é por isso que as placas de alta frequência utilizam laminados especiais de baixa perda em vez do FR-4 padrão. O material base é um fator crucial no comportamento elétrico de uma placa.