Welke materialen worden vaak gebruikt voor printplaten (PCB)?

Een van de gangbare materialen bij de fabricage van printplaten (PCB) zijn koperbeklede laminaatplaten (CCL's), die worden gemaakt door hars te impregneren met versterkende materialen zoals papier van zaaipulp of glasvezelweefsel, waarna er aan een of beide zijden koperfolie wordt gelamineerd en vervolgens onder druk wordt geperst via een warmpersproces. De CCL's vervullen drie cruciale functies: geleiding, isolatie en structurele ondersteuning, waardoor ze een onmisbaar onderdeel zijn in elektronische apparaten.

Koperplaatlagen (CCL's) worden ingedeeld in stijve en flexibele typen op basis van mechanische eigenschappen, en op basis van versterkingsmateriaal in varianten op basis van glasvezeldoek, papier en samengestelde materialen. CCL's op basis van glasvezeldoek, versterkt met glasvezelweefsel, kenmerken zich door uitzonderlijke mechanische sterkte en elektrische prestaties, waardoor dit het meest gebruikte type is. CCL's op basis van papier, die papier als versterkingsmateriaal gebruiken, zijn goedkoper maar hebben relatief mindere mechanische en elektrische eigenschappen, en worden doorgaans toegepast in eindproducten voor de lagere segmenten van elektronica. Samengestelde CCL's combineren meerdere versterkingsmaterialen zoals glasvezel en papier om een evenwicht te bereiken tussen kosten en prestaties.

Meer dan 60% van de koperplaatlagen gebruikt momenteel FR-4 platen als versterkingsmateriaal. Typisch gebruikt FR-4 plaat alkalivrij glasvezeldoek om de mechanische sterkte te vergroten. Het doek is geïmpregneerd met epoxyhars, wat uitstekende hechting, elektrische isolatie en chemische stabiliteit vertoont.

Het harsysteem bestaat voornamelijk uit laagbromine epoxyhars, hoogbromine epoxyhars, isocyanaten-gemodificeerde epoxyhars en fenolische epoxyhars. Door de verhouding van deze harsen aan te passen, kunnen verschillende glastemperaturen (Tg-waarden) worden bereikt.

Om vlamvertragende eigenschappen te verkrijgen, worden bromhoudende vlamvertragers zoals tribuutbromfenol A (TBBPA) of halogeenvrije vlamvertragers zoals fosforhoudende en stikstofhoudende verbindingen toegevoegd.

Het gebruikte koper omvat elektrolytisch koperfolie of gewalst koperfolie, die dient als kernmateriaal van de geleidende metalen laag op het oppervlak van koperplaatlagen.

RDS Composite levert hoogwaardige FR4 CCL's in diktes van 12μm, 18μm of 35μm, met een kerndikte variërend van 0,2 mm tot 3,2 mm.

Wat zijn de kenmerken van FR4 CCL?

Mechanische eigenschappen: Hoge stijfheid, uitstekende buig- en slagweerstand, met goede buig- en treksterkte, geschikt om de soldeerdruk en machinale belasting tijdens de assemblage van PCB's te weerstaan.

Elektrische prestaties: De diëlektrische constante blijft stabiel tussen 4,2 en 4,8 (1 GHz), met lage diëlektrische verliezen en hoge isolatieweerstand, waardoor signaalverzwakking en interferentie bij hoogfrequente overdracht effectief worden verminderd.

Thermische weerstand: Standaard FR-4 heeft een glastovertemperature (Tg) van 130-150°C, terwijl high-Tg FR-4 boven de 170°C komt, zodat het hoge soldeertemperaturen aankan en uitstekende thermische schokweerstand vertoont.

Vlamvertragendheid: Voldoet aan de UL94 V-0 norm, dooft binnen 10 seconden vanzelf uit nadat het van een vuurbron is verwijderd, en druppelt niet, waardoor de veiligheid van elektronische apparaten gewaarborgd blijft.

Afmetingsstabiliteit: De thermische uitzettingscoëfficiënt is relatief laag in X/Y-richtingen (ongeveer 13-18 ppm/℃), maar iets hoger in de Z-richting, wat effectief interlaminaire scheuring of circuitverplaatsing door thermische uitzettingsverschillen tijdens meerdere PCB-laminaties voorkomt.

FR-4 koperplaat laminaten, met hun kosteneffectiviteit, stabiele isolatie, hoge mechanische weerstand en uitstekende vlamvertragendheid, zijn momenteel het meest gebruikte harde PCB-substraat. Ze worden toegepast in kernsectoren zoals consumentenelektronica, auto-elektronica, industriële regelingen en communicatieapparatuur.