Выбор лучшего ламината с медным покрытием: практическое руководство

Создание печатной платы – или любого электрического соединения – включает в себя комбинацию проводников и изоляторов для обеспечения контролируемого потока тока. Случаи, когда световые шнуры или кабели зарядного устройства для телефона оголяются из-за изгиба, иллюстрируют важность прочного изолирующего слоя. Печатные платы работают аналогичным образом, в них используются чередующиеся слои диэлектрического материала и проводника, обычно медной фольги. Основной материал в этом процессе, известный как ламинат с медным покрытием или сердцевина печатной платы, играет решающую роль. Производители могут манипулировать свойствами диэлектрического и проводящего слоев для оптимизации производительности, что делает ламинаты с медным покрытием важнейшим компонентом максимизации эффективности печатных плат.

Производители имеют возможность адаптировать свойства медных ламинатов к конкретным требованиям проектирования. Такие параметры, как диэлектрическая постоянная, тангенс угла диэлектрических потерь и прочность на отслаивание, существенно влияют на электрические характеристики и надежность печатной платы. Понимая и оптимизируя эти ключевые параметры, разработчики могут добиться оптимальной целостности сигнала, теплоотвода и механической стабильности в своих проектах печатных плат . В этой статье мы рассмотрим значение медных ламинатов и их ключевую роль в повышении производительности печатных плат.

Варианты ламината с медным покрытием

1. Стеклянное переплетение: Рисунок и плотность переплетения могут повлиять на диэлектрическую проницаемость и тангенс угла потерь ламината.
2. Эпоксидная смола: Свойства смолы влияют на общие механические и электрические характеристики ламината.
3. Медная фольга: Тип, толщина и обработка поверхности медной фольги влияют на ее адгезию, сопротивление и механические свойства.
4. Рулоны/толщина: Толщина ламината влияет на общую толщину плиты и механическую прочность.
5. Температура стеклования: Температура, при которой эпоксидная смола переходит из твердого стеклообразного состояния в мягкое эластичное состояние.
6. Диэлектрическая постоянная: Способность материала сохранять электрическую энергию в электрическом поле.
7. Касательная потеря: отношение мнимой части диэлектрической проницаемости к ее действительной части, представляющее рассеивание энергии материалом.
8. Вес: Вес ламината влияет на общий вес печатной платы.
9. Тип фольги: Различные типы медной фольги имеют разные механические и электрические свойства.
10. Прочность на отрыв: Способность ламината противостоять расслоению во время обработки и использования.

Понимание компонентов ламината с медным покрытием

Ламинат с медным покрытием является важным строительным блоком печатной платы в процессе ламинирования. Ламинат состоит из двух отдельных частей: медной фольги, которая образует сигнальные или плоские слои, и (обычно) стекловолоконного переплетения и препрега из эпоксидной смолы. Они обеспечивают фундаментальное соотношение проводник/изолятор платы: первый передает электрические сигналы, а второй обеспечивает электрическую изоляцию для предотвращения нежелательного влияния на каждый проводящий слой или от него. Хотя весь базовый ламинат соответствует этому формату, его реализация может сильно различаться в зависимости от потребностей в материале плиты. При проектировании стека (послойное расположение материала на плате) можно использовать одно- или двусторонний ламинат с медным покрытием (в сочетании с препрегом без фольги) для создания структуры платы, отвечающей электрическим и механическим требованиям.

Стеклянное переплетение и его влияние на целостность сигнала

Начиная с переплетения стекловолокна, которое образует структуру препрега сердцевины, дизайнеры могут указать слой переплетения и плотность. Обе характеристики влияют на среднюю диэлектрическую проницаемость путей передачи сигналов. Когда сигналы проходят через диэлектрик, они проводят разное количество времени в переплетении стекловолокна или в промежутках переплетения (которые содержат только смолу) – разница в диэлектрической проницаемости между двумя материалами может быть достаточно значительной на достаточно длинных путях прохождения сигнала, чтобы повлиять на синхронизацию. Хотя вполне возможно, что сумма временных различий «усредняется» до незначительной величины, существует также вероятность максимальной разницы, когда две чувствительные ко времени линии испытывают крайние значения диэлектрика из стеклянного переплетения и диэлектрика из эпоксидной смолы.

Производители ламината предоставляют дизайнерам различные варианты переплетения, чтобы учесть эффект переплетения (как известно). Чтобы внести ясность, перекос лески, возникающий из-за различий в диэлектрических свойствах ткани и смолы, может быть незначительным, когда скорость передачи лески не слишком высока. Наиболее распространенные/популярные узоры переплетения 106 и 1080 достаточны для заявленного дизайнерского замысла в этих случаях и экономичны. Более толстые размеры переплетения и более плотное переплетение будут иметь меньшие случайные расхождения (с точки зрения слепой маршрутизации) между относительными диэлектрическими проницаемостями, но при этом повысят итоговую прибыль производства - для небольших производственных циклов (т. е. прототипирования, ограниченного NPI и т. д.) , общее увеличение затрат может быть разумным.

Следствием более плотного переплетения является снижение процента смолы, поскольку «пробелы» в переплетении, содержащие смолу, заменяются дополнительными стекловолокнами. Такое уменьшение количества смолы приводит к заметному изменению реакции плиты в процессе обработки: конечный продукт демонстрирует различные механические свойства и свойства материала, особенно если учитывать изотропные (зависящие от направления) эффекты вдоль линий переплетения. Помимо более экстремальных производственных результатов, потери смолы соответствуют снижению электрических свойств (относительной диэлектрической проницаемости, тангенса угла потерь), поскольку смола обладает более высокими изоляционными свойствами, чем переплетение.

Процессы производства медной фольги

Функционально препрег покрывает только половину ламината. Варианты изготовления медной фольги, хотя и кажутся менее сложными, могут радикально изменить ее характеристики. То, что без увеличения кажется плоской поверхностью, на самом деле под увеличением медная фольга может иметь различные шероховатые поверхности, которые влияют на ее способность захватывать подложку и влияют на импеданс для высокочастотных сигналов. Различные методы обработки могут сократить количество медных зубцов и придать печатной плате различные возможности:

• Электроосажденный: Производители прикрепляют медь с помощью системы анод/катод, соединенной с раствором меди и вращающимся титановым барабаном. Напряженность электрического поля (постоянный ток, подаваемый на титановый барабан) контролирует скорость осаждения, при этом более толстая медь требует более длительного времени обработки. Он обладает превосходной прочностью на разрыв для применений со значительными механическими требованиями, но имеет медные зубья.
• Прокат-отожженный: Ряд роликов механически уменьшает толщину фольги ниже температуры рекристаллизации для деформационного упрочнения. Он значительно уменьшает дефекты поверхности, что делает его отличным выбором для высокочастотных плат.
• обратная обработка: этап придания шероховатости улучшает адгезию между фольгой и препрегом, повышая прочность на отслаивание и, следовательно, повышая устойчивость к механическому расслоению. Безусловно, это наиболее распространенный выбор фольги для «стандартных» применений печатных плат из-за ее повышенной точности травления и миниатюризации, а также более низких медных зубцов.
• Двойная обработка: Обе стороны фольги подвергаются шероховатости для улучшения адгезии, что позволяет производителям обойти этап изготовления черной оксидной пленки.

Заключение

Медно-плакированный ламинат (CCL) — незаменимый материал в производстве печатных плат , влияющий на электрические, тепловые и механические характеристики конечного продукта. Понимание различных типов, свойств и областей применения CCL позволяет разработчикам и производителям печатных плат принимать обоснованные решения для оптимизации своих проектов и обеспечения надежности и долговечности электронных сборок. Это всеобъемлющее руководство станет ценным ресурсом для специалистов, стремящихся углубить свои знания и повысить квалификацию в области изготовления печатных плат.

Оставаясь в курсе последних достижений в технологии CCL и придерживаясь лучших практик в выборе материалов и производственных процессах, индустрия печатных плат может продолжать внедрять инновации и удовлетворять растущие потребности современной электроники. Независимо от того, разрабатываете ли вы потребительские гаджеты, автомобильные системы или аэрокосмические приложения, выбор CCL играет ключевую роль в достижении превосходной производительности и надежности.

В рамках принятия решений, связанных с производством, Highleap также документирует анализ материалов для печатных плат и выбор отделки поверхности печатных плат , что помогает избежать неясных замечаний в коммерческом предложении.