ما هي المواد الشائعة المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)؟

تُعدّ الرقائق المغطاة بالنحاس (CCLs) إحدى المواد الشائعة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، والتي تُصنع من خلال تشريب الراتنج بمواد تقوية مثل ورق معجون الخشب أو قماش الألياف الزجاجية، ثم تغطية سطحها برقاقة نحاسية على أحد الجانبين أو كلاهما، وتُضغط عبر عملية ضغط حراري. وتؤدي الرقائق المغطاة بالنحاس ثلاث وظائف أساسية: التوصيل الكهربائي، والعزل، والدعم الهيكلي، مما يجعلها مكونًا لا غنى عنه في الأجهزة الإلكترونية.

تُصنف الصفائح المغلفة بالنحاس (CCLs) إلى نوعين حسب الخصائص الميكانيكية: صلبة ومرنة، وبحسب مادة التقوية إلى أنواع مصنوعة من قماش الألياف الزجاجية، أو من الورق، أو مركبة. وتتميز الصفائح المدعمة بقماش الألياف الزجاجية بأداء ميكانيكي وكهربائي استثنائي، ما يجعلها النوع الأكثر انتشاراً واستخداماً. أما الصفائح القائمة على الورق، التي تستخدم الورق كمادة تقوية، فهي أقل تكلفة ولكن بخصائص ميكانيكية وكهربائية متواضعة نسبياً، وتُستخدم عادة في الأجهزة الإلكترونية منخفضة الفئة. وتجمع الصفائح المركبة بين مواد تقوية متعددة مثل الألياف الزجاجية والورق لتحقيق توازن بين التكلفة والأداء.

يستخدم أكثر من 60٪ من صفائح النحاس المطلية حاليًا ورقة FR-4 كمادة تقوية. عادةً، تستخدم ورقة FR-4 قماشًا من الألياف الزجاجية الخالي من القلويات لتعزيز القوة الميكانيكية. ويتم تشرب هذا القماش براتنج الإيبوكسي، ما يمنحه التصاقًا ممتازًا، وعازلية كهربائية، واستقرارًا كيميائيًا.

يتكون نظام الراتنج أساسًا من راتنج الإيبوكسي منخفض البروم، وراتنج الإيبوكسي عالي البروم، وراتنج الإيبوكسي المعدل بالآيزوسيانات، وراتنج الفينول الإيبوكسي. وبتعديل نسبة هذه الراتنجات، يمكن تحقيق درجات انتقال زجاجية مختلفة (قيم Tg).

لتحقيق أداء مقاومة اللهب، يتم إضافة مثبطات لهب برومية مثل تراي بوتيل برومو فينول A (TBBPA) أو مثبطات لهب خالية من الهالوجين مثل المركبات القائمة على الفوسفور والنيتروجين.

تشمل النحاس المستخدم ورق النحاس الإلكتروليتي أو ورق النحاس المدلفن، والذي يعمل كمادة أساسية للطبقة المعدنية الموصلة على سطح صفائح النحاس المطلية.

توفر RDS Composite ألواح FR4 CCL عالية الجودة بسماكات 12 ميكرومتر، أو 18 ميكرومتر، أو 35 ميكرومتر، مع سماكة لوحة أساس تتراوح بين 0.2 مم و3.2 مم.

ما هي خصائص FR4 CCL؟

الخصائص الميكانيكية: صلابة عالية، ومقاومة ممتازة للانحناء والتأثير، مع قوة جيدة في الانحناء والشد، وتتحمل ضغط اللحام والإجهاد الناتج عن التشغيل أثناء تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

الأداء الكهربائي: يبقى ثابت العزل كهربائيًا مستقرًا في نطاق 4.2-4.8 (1 غيغاهرتز)، مع فقد عازل منخفض ومقاومة عزل عالية، مما يقلل بشكل فعّال التوهين والتداخل الإشاري أثناء النقل عالي التردد.

المقاومة الحرارية: تبلغ درجة انتقال الزجاج (Tg) لـ FR-4 القياسي 130-150°م، بينما تتجاوز درجة انتقال الزجاج (Tg) لـ FR-4 عالي الحرارة 170°م، ما يمكنه من تحمل درجات حرارة اللحام العالية ويُظهر مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.

مقاومة اللهب: تفي بمعيار UL94 V-0، وتطفئ نفسها تلقائيًا خلال 10 ثوانٍ بعد إزالتها من مصدر النار، ولا تسقط قطرات، مما يضمن سلامة الأجهزة الإلكترونية.

ثبات الأبعاد: معامل التمدد الحراري منخفض نسبيًا في الاتجاهين X/Y (حوالي 13-18 جزءًا في المليون/°مئوية) ولكنه أعلى قليلاً في الاتجاه Z، ما يمنع بشكل فعّال تشقق الطبقات البينية أو عدم محاذاة الدوائر الناتج عن اختلافات التمدد الحراري أثناء طبقة اللوحة متعددة الطبقات.

طبقة FR-4 مغطاة بالنحاس، بفضل كفاءتها من حيث التكلفة، وعزلها المستقر، وقوتها الميكانيكية العالية، ومقاومتها الممتازة للهب، وهي الركيزة الصلبة الأكثر استخدامًا اليوم في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). وتُستخدم في قطاعات أساسية تشمل الإلكترونيات الاستهلاكية، والإلكترونيات الخاصة بالسيارات، والتحكم الصناعي، ومعدات الاتصالات.