Quali sono i materiali comuni utilizzati per i circuiti stampati (PCB)?

Uno dei materiali più comuni nella produzione di circuiti stampati (PCB) è il laminato rivestito di rame (CCL), ottenuto impregnando una resina con materiali di rinforzo come carta di cellulosa o tessuto in fibra di vetro, quindi applicando una lamina di rame su uno o entrambi i lati e pressandola mediante un processo di pressatura a caldo. I CCL svolgono tre funzioni fondamentali: conduzione elettrica, isolamento e supporto strutturale, rendendoli un componente indispensabile nei dispositivi elettronici.

I laminati rivestiti di rame (CCL) sono classificati in tipi rigidi e flessibili in base alle proprietà meccaniche e, in base al materiale di rinforzo, in varianti a base di tessuto in fibra di vetro, a base di carta e composite. I CCL a base di tessuto in fibra di vetro, rinforzati con tessuto in fibra di vetro, presentano un'eccezionale resistenza meccanica e prestazioni elettriche, rendendoli il tipo più utilizzato. I CCL a base di carta, che utilizzano la carta come materiale di rinforzo, offrono costi inferiori ma proprietà meccaniche ed elettriche relativamente meno elevate, ed sono tipicamente impiegati in dispositivi elettronici di fascia bassa. I CCL compositi integrano diversi materiali di rinforzo come fibra di vetro e carta per ottenere un equilibrio tra costo e prestazioni.

Oltre il 60% dei laminati rivestiti di rame utilizza attualmente la lamina FR-4 come materiale di rinforzo. Tipicamente, la lamina FR-4 impiega un tessuto in fibra di vetro senza alcali per aumentare la resistenza meccanica. Il tessuto viene impregnato con resina epossidica, mostrando un'eccellente adesione, isolamento elettrico e stabilità chimica.

Il sistema di resina è composto principalmente da resina epossidica a basso contenuto di bromo, resina epossidica ad alto contenuto di bromo, resina epossidica modificata con isocianato e resina epossidica fenolica. Regolando il rapporto tra queste resine, è possibile ottenere diverse temperature di transizione vetrosa (valori Tg).

Per ottenere prestazioni ignifughe, vengono aggiunti ritardanti di fiamma bromurati come il tributil bromofenolo A (TBBPA) o ritardanti di fiamma alogenati liberi come composti a base di fosforo e azoto.

Il rame utilizzato comprende fogli di rame elettrolitico o fogli di rame laminato, che fungono da materiale principale dello strato metallico conduttore sulla superficie dei laminati rivestiti di rame.

RDS Composite fornisce CCL FR4 di alta qualità con spessori di 12μm, 18μm o 35μm, e uno spessore della scheda base compreso tra 0,2 mm e 3,2 mm.

Quali sono le caratteristiche del CCL FR4?

Proprietà meccaniche: Elevata rigidità, eccellente resistenza alla flessione e agli urti, con buona resistenza alla flessione e trazione, in grado di sopportare la pressione di saldatura e le sollecitazioni meccaniche durante il montaggio del PCB.

Prestazioni elettriche: La costante dielettrica rimane stabile tra 4,2 e 4,8 (1 GHz), con bassa perdita dielettrica e alta resistenza d'isolamento, riducendo efficacemente l'attenuazione del segnale e le interferenze durante la trasmissione ad alta frequenza.

Resistenza termica: L'FR-4 standard ha una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di 130-150 °C, mentre l'FR-4 ad alta Tg supera i 170 °C, consentendo di sopportare alte temperature di saldatura e dimostrando un'eccellente resistenza agli shock termici.

Ritardanza alla fiamma: Rispetta lo standard UL94 V-0, si spegne autonomamente entro 10 secondi dopo essere stato rimosso dalla fonte di fiamma e non gocciola, garantendo la sicurezza dei dispositivi elettronici.

Stabilità dimensionale: Il coefficiente di espansione termica è relativamente basso nelle direzioni X/Y (circa 13-18 ppm/℃), ma leggermente più elevato nella direzione Z, prevenendo efficacemente crepe tra gli strati o allineamenti errati dei circuiti causati da differenze di espansione termica durante la laminazione di PCB multistrato.

Il laminato rivestito in rame FR-4, grazie al suo rapporto qualità-prezzo, all'isolamento stabile, all'elevata resistenza meccanica e all'eccellente ritardanza alla fiamma, è oggi il substrato rigido per PCB più utilizzato. Trova applicazione in settori chiave come l'elettronica di consumo, l'elettronica automobilistica, il controllo industriale e le apparecchiature per telecomunicazioni.