Bakır Kaplı Levhalar (Bakır Kaplı Laminat): Ne oldukları, türleri ve PCB'lerin bunlardan nasıl üretildiği

Bakır kaplı levha veya bakır kaplı laminat (CCL), her sert PCB'nin başlangıç ​​malzemesidir: bir veya iki tarafına bakır folyo yapıştırılmış yalıtkan bir alt tabaka. İstenmeyen bakırı aşındırdığınızda geriye devreniz kalır. CCL'yi anlamak - kalitelerini, bakır ağırlıklarını ve nasıl bitmiş bir levhaya dönüştüğünü anlamak - aslında bir PCB'nin ne olduğunu anlamaktır. Bu kılavuz, bakır kaplı laminatı, türlerini, bakır ağırlığının nasıl belirtildiğini ve Highleap Electronics'in CCL'yi nasıl bitmiş levhalara dönüştürdüğünü açıklamaktadır.

1. Bakır kaplı levha (CCL) nedir?

Bakır kaplı bir devre kartı, baskılı devre kartının (PCB) temel malzemesidir: genellikle cam elyaf takviyeli epoksi olan yalıtkan bir alt tabaka ve her iki yüzeyine lamine edilmiş ince bir bakır folyo tabakası. Devrenin oluşturulduğu başlangıç ​​​​boşluğudur; bakır iletken, alt tabaka ise her şeyi yerinde tutan yalıtkandır. Herhangi bir iz oluşmadan önce, kart basitçe tamamen bakırla kaplı bir levhadır.

Laminat, kürlenmiş (veya kürlenmekte olan) reçine ve takviye alt tabakasına ısı ve basınç altında bakır folyonun preslenmesi ve bunların sert bir tabaka halinde birleştirilmesiyle oluşturulur. Bakır kalınlığı, alt tabaka türü ve alt tabakanın kalınlığı, kartın ihtiyaçlarına göre seçilir. Bu, temel PCB laminat malzemesidir ve yapım şekli (folyo, reçine, takviye) bu PCB laminat yapımına ilişkin incelemede ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

2. Bakır kaplı laminat çeşitleri: FR-4, CEM, metal çekirdekli ve daha fazlası

Bakır kaplı laminatlar, alt tabakalarına göre tanımlanan çeşitli tiplerde gelir: FR-4 (cam elyaf takviyeli epoksi, standart), CEM sınıfları (kompozit epoksi), yüksek frekanslı laminatlar (PTFE ve seramik dolgulu) ve metal çekirdekli (alüminyum veya bakır taban üzerine bakır folyo). Alt tabaka, levhanın elektriksel, termal ve mekanik davranışını belirler, bu nedenle CCL tipi uygulamadan kaynaklanır:

FR-4, işlerin büyük çoğunluğunda kullanılırken, diğerleri belirli avantajları (daha yüksek sıcaklık, düşük RF kaybı veya güçlü ısı iletimi) gerektiğinde tercih edilir. Örneğin, metal çekirdekli CCL, alüminyum alt tabakalı PCB'ler aracılığıyla LED ve güç kartlarının temelini oluştururken , RF tasarımlarında yüksek frekanslı kaliteler kullanılır. Bunlar arasından seçim yapmak, tüm kartı şekillendiren devre kartı malzemesi kararıdır.

3. Bakırın CCL cinsinden ağırlığı: 1 ons, 2 ons ve anlamı

Bakır ağırlığı, laminat üzerindeki bakır folyonun kalınlığını tanımlar ve fit kare başına ons cinsinden ifade edilir — 1 ons bakır yaklaşık 35 mikron, 2 ons ise yaklaşık 70 mikron kalınlığındadır. Bu eski bir gelenektir, ancak temel fikir basittir: daha fazla bakır ağırlığı, daha fazla akım taşıyan ve daha fazla ısı dağıtan daha kalın bakır anlamına gelir; ancak bu, ince detaylı aşındırmanın daha zor olmasına neden olur. Yaygın ağırlıklar şunlardır:

• 0.5 oz (~17.5 µm) — iç katmanlarda ve ince çizgi çalışmalarında kullanılır.
• 1 oz (~35 µm) — tipik dış katmanlar için standart değer.
• 2 oz (~70 µm) — daha yüksek akım ve güç gerektiren devre kartları için.
• 3 ons ve üzeri (~105 µm+) — yüksek akım ve termal tasarımlar için kalın bakır.

Bu bir uzlaşma meselesidir: Daha kalın bakır, belirli bir genişlikte daha fazla akım taşır ancak çok ince izlere kazınması daha zordur, bu nedenle yüksek akım ve sinyal devre kartlarında genellikle farklı kalınlıklarda bakır kullanılır. Bu, akım taşıma kapasitesini ve kalın bakır tasarımlarını yönlendiren aynı bakır kalınlığı mantığıdır ve laminat türüyle birlikte belirtilir. Yüksek akım taşıyan devre kartları için, daha kalın kaplamalı laminat, termal olarak dayanıklı bir yapının temelini oluşturur.

4. Bir PCB'nin bakır kaplı laminattan nasıl yapıldığı

PCB, devre deseninin bakır üzerine işlenmesi, istenmeyen bakırın aşındırılarak izlerin bırakılması, ardından delme, kaplama, lehim maskesi ve son işlem uygulanmasıyla bakır kaplı laminattan yapılır. Bakır kaplı laminat tuvaldir ve imalat, devreyi ortaya çıkaran çıkarma işlemidir. Temel işlem sırası:

• Deseni hayal edin. Bakırın iz oluşturacak kısımlarını korumak için (genellikle fotoğraf görüntüleme yöntemiyle) bir direnç tabakası uygulanır ve desenlendirilir.
• Kazıma. Açıkta kalan, korumasız bakır kimyasal olarak aşındırılarak uzaklaştırılır ve devre izleri alt tabaka üzerinde kalır.
• Del ve plaka. Katmanları birbirine bağlamak için delikler açılır ve plakalarla kaplanır, böylece ara bağlantı oluşturulur.
• Finish. Bakırın korunması ve montaja hazırlanması için lehim maskesi, serigrafi baskı ve yüzey kaplaması uygulanır.

Çok katmanlı devre kartlarında, birkaç kazınmış bakır kaplı çekirdek ve önceden emprenye edilmiş katman birbirine lamine edilir ve bu prensip daha fazla katmanda tekrarlanır. Başlangıç ​​laminatının bakır ağırlığı ve alt tabakası, kazıma ve performans açısından elde edilebilecekleri belirler; bu nedenle CCL seçimi ilk sırada gelir - PCB üretimindeki her şey bu temel malzeme üzerine kuruludur.

5. Doğru bakır kaplı laminatı nasıl seçersiniz?

Elektriksel, termal ve güvenilirlik ihtiyaçlarınıza uygun alt tabakayı ve akım ve ısı gereksinimlerinize uygun bakır ağırlığını seçerek bakır kaplı laminatı belirleyin — 1 ons bakır içeren FR-4 çoğu levhayı kapsar; özel laminatlar ise yalnızca avantajlarının gerekli olduğu yerlerde seçilir. Tasarımın gerektirdiğinden fazlasını seçmek maliyeti artırır; daha azını seçmek ise performansı veya güvenilirliği riske atar. Karar faktörleri:

• Elektrik ihtiyaçları. Yüksek frekanslı veya yüksek hızlı sinyaller düşük kayıplı laminatları işaret eder; FR-4 üzerinde genel dijital ve analog çalışmalar sorunsuz çalışır.
• Isı ihtiyaçları. Yüksek ısı veya yüksek güç, sıcaklığı kontrol etmek için yüksek Tg'li veya metal çekirdekli laminatları tercih eder.
• Bakır ağırlık. Akım ve ısıya uygun şekilde ayarlayın — güç için daha ağır, sinyaller için standart — ince detaylı kazıma ile dengeleyin.
• Maliyet ve bulunabilirlik. Standart FR-4 ve yaygın bakır ağırlıklar, daha önce de belirtildiği gibi, en ekonomik ve kolay temin edilebilenlerdir. en iyi bakır kaplı laminatı seçmek.

Laminat her şeyin temelini oluşturduğu için, bu seçim en iyi şekilde üreticinizle, ideal olarak bir üretim uygunluğu incelemesi sırasında teyit edilmelidir; böylece malzeme, bakır ağırlığı ve katman yapısı, herhangi bir devre kartı üretilmeden önce hem tasarıma hem de üretim sürecine uygun olur.

6. Highleap, kartlarınız için CCL'yi nasıl seçer ve işler?

Highleap, kartınızın elektriksel, termal ve güvenilirlik ihtiyaçlarına uygun bakır kaplı laminatı ve bakır ağırlığını seçer, ardından görüntüleme, aşındırma, delme, kaplama ve son işlemden geçirerek eksiksiz bir kart haline getirir. Malzeme, mühendislik tercihi olarak ele alınır: uygun yerlerde standart FR-4, tasarımın gerçekten ihtiyaç duyduğu yerlerde ise geniş bir laminat malzeme yelpazesinden yararlanılarak yüksek Tg, yüksek frekanslı veya metal çekirdekli laminatlar kullanılır.

Temel laminat, bitmiş devre kartının neler yapabileceğini belirlediği için, üretimden önce malzeme, bakır ağırlığı ve katman sayısının doğru olduğundan emin olmak için bir üretim uygunluğu incelemesi yapılır; böylece devre kartı üretildikten sonra ortaya çıkabilecek uyumsuzluklar önlenir. Highleap, PCB üretiminde bunu karşılar ve anahtar teslimi montaj yoluyla devre kartını destekler . Fiyat teklifi istediğinizde, doğru temel malzemenin kullanılabilmesi için laminat türünü (veya elektriksel, termal ve Tg gereksinimlerinizi), bakır ağırlığını ve katman sayısını belirtin.

7. Bakır kaplı levha hakkında SSS

Bakır kaplı devre kartı ile PCB arasındaki fark nedir?

Bakır kaplı devre kartı (CCL), herhangi bir devre oluşturulmadan önceki ham, tamamen bakırla kaplı laminattır; PCB ise istenmeyen bakırın aşındırılması ve delme, kaplama, maskeleme ve son işlem işlemlerinin eklenmesinden sonra elde edilen üründür. CCL, PCB için başlangıç ​​malzemesidir.

FR-4 bakır kaplı laminat nedir?

FR-4 CCL, standart PCB taban malzemesidir: bir veya iki tarafına bakır folyo yapıştırılmış cam elyaf takviyeli epoksi bir alt tabakadır. Maliyet, dayanıklılık ve elektriksel özellikler arasındaki denge sayesinde sert devre kartlarının büyük çoğunluğunu kaplar.

Kaplama levha üzerinde 1 ons bakır ne anlama gelir?

Bu, bakır folyonun kalınlığını tanımlar; yaklaşık 35 mikron (0.035 mm) olup, metrekare başına ağırlık olarak belirtilmiştir. 2 ons yaklaşık 70 mikrona eşittir. Daha ağır bakır daha fazla akım taşır ancak ince izler oluşturmak için kazınması daha zordur.

Evde bakır kaplı levhadan baskılı devre kartı (PCB) üretebilir misiniz?

Basit tek veya çift taraflı devre kartları, bir direnç malzemesi desenlendirilerek ve aşındırma yapılarak bakır kaplı laminattan üretilebilir; ancak çok katmanlı kartlar, ince detaylar, kaplamalı delikler ve güvenilir yüzeyler profesyonel imalat gerektirir. Evde aşındırma yöntemi yalnızca temel prototipler için uygundur.

Tek taraflı ve çift taraflı bakır kaplı levha arasındaki fark nedir?

Tek taraflı CCL'nin bir yüzünde bakır bulunurken, çift taraflı olanın her iki yüzünde de bakır bulunur. Çift taraflı malzeme, her iki yüzeyde de devre ve kaplamalı deliklere olanak tanıyarak, tek taraflı malzemeye göre daha karmaşık kablo yönlendirmesini destekler.

Bakır kaplı laminat sinyal performansını etkiler mi?

Evet, alt tabakanın dielektrik özellikleri empedansı ve kayıpları etkiler; bu nedenle yüksek frekanslı devre kartlarında standart FR-4 yerine özel düşük kayıplı laminatlar kullanılır. Temel malzeme, bir devre kartının elektriksel davranışında kilit bir faktördür.