Woraus bestehen Leiterplattenmaterial?

Leiterplattenmaterial

Leiterplattenmaterial (PCBs) sind in der Regel ein flacher laminierter Verbundwerkstoff aus nichtleitenden Substratmaterialien mit innen oder außen vergrabenen Kupferschaltungsschichten.

Sie können aus einer oder zwei Kupferschichten bestehen oder bei Anwendungen mit hoher Dichte aus fünfzig Schichten oder mehr bestehen. Die ebene Verbundoberfläche eignet sich ideal zum Abstützen der gelöteten und auf der Leiterplatte material befestigten Bauteile, während die Kupferleiter die Bauteile elektronisch miteinander verbinden.

Leiterplattenmaterial können eine Vielzahl von Materialien als Substrate und Komponenten verwenden. Die Materialauswahl hängt von den Anforderungen der Anwendung ab, da unterschiedliche Materialauswahlen den Schaltungen unterschiedliche Qualitäten verleihen, die die Leistung unter bestimmten Umständen erleichtern.

Designer wählen manchmal Materialien basierend auf der elektrischen Leistung für Hochgeschwindigkeitsanwendungen oder der mechanischen oder thermischen Beständigkeit – zum Beispiel bei Anwendungen unter der Motorhaube im Automobilbereich. Designer können sich dafür entscheiden, behördliche Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise verbietet die Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) der Europäischen Union die Verwendung von Materialien, die eingeschränkte Chemikalien und Metalle enthalten.

Eine der beliebtesten Überlegungen ist, ob die Materialien UL, kurz für Underwriters Laboratories Flammenunterdrückungseigenschaften, erfüllen. Eine UL-Einstufung ist für viele elektronische Geräte von entscheidender Bedeutung, um zu zeigen, dass sich die Leiterplatte material im Brandfall selbst verlöschen wird – normalerweise als kritisch für Unterhaltungs- und andere Elektronikgeräte angesehen.

Laminate werden typischerweise aus Harzen und Stoffgeweben hergestellt, die unterschiedliche isolierende Eigenschaften bieten. Dazu gehören Dielektrika wie FR4-Epoxid, Teflon, Polyimid und andere Laminate, die eine Kombination aus Glas mit PCB-Designer sehen sich mehreren Leistungsmerkmalen gegenüber, wenn sie die Materialauswahl für ihr Design betrachten. Einige der beliebtesten Überlegungen sind:

 

  • Dielektrizitätskonstante – ein wichtiger elektrischer Leistungsindikator
  • Flammwidrigkeit – kritisch für die UL-Qualifizierung (siehe oben)
  • Höhere Glasübergangstemperaturen (Tg) – um der Verarbeitung bei höheren Temperaturen standzuhalten
  • Geringe Verlustfaktoren – wichtig bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, bei denen die Signalgeschwindigkeit geschätzt wird
  • Mechanische Festigkeit einschließlich Scher-, Zug- und anderer mechanischer Eigenschaften, die von der Leiterplatte material bei der Inbetriebnahme verlangt werden können
  • Thermische Leistung – wichtiger Aspekt in Umgebungen mit erhöhten Betriebsbedingungen
  • Dimensionsstabilität – oder wie stark bewegt sich das Leiterplatte material und wie konstant bewegt es sich während der Herstellung, thermischen Zyklen oder Feuchtigkeitseinwirkung

leiterplatte material

Hier sind einige der beliebtesten Materialien, die bei der Herstellung von Leiterplattenmaterial verwendet werden:

  1. FR4 Epoxidlaminat und Prepreg: FR4 ist das beliebteste PCB-Substratmaterial der Welt. Die Bezeichnung „FR4“ beschreibt eine Klasse von Materialien, die bestimmte Anforderungen der NEMA LI 1-1998 Standards erfüllen. FR4-Materialien haben gute thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften sowie ein günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das sie ideal für die meisten elektronischen Anwendungen macht. Es ist besonders beliebt bei Leiterplattenmaterial mit geringeren Lagenzahlen – einseitig, doppelseitig bis hin zu mehrlagigen Konstruktionen in der Regel weniger als 14 Lagen. FR4-Laminate und Prepregs sind sehr vielseitig und können mit weithin anerkannten Herstellungstechniken mit vorhersehbaren Ausbeuten angepasst werden.
  2. Polyimid-Laminate und Prepreg: Polyimid-Laminate bieten eine höhere Temperaturleistung als FR4-Materialien sowie eine leichte Verbesserung der elektrischen Leistungseigenschaften. Polyimide-Materialien kosten mehr als FR4, bieten jedoch eine verbesserte Überlebensfähigkeit in rauen Umgebungen und Umgebungen mit höheren Temperaturen. Sie sind auch während thermischer Zyklen stabiler und weisen weniger Ausdehnungseigenschaften auf, was sie für Konstruktionen mit einer höheren Schichtanzahl geeignet macht.
  3. Teflon-Laminate und Klebeschichten: Teflon-Laminate und Klebematerialien bieten hervorragende elektrische Eigenschaften, was sie ideal für Hochgeschwindigkeits-Schaltungsanwendungen macht. Teflon-Materialien sind teurer als Polyimide, bieten Designern jedoch die Hochgeschwindigkeitsfunktionen, die sie benötigen. Teflonmaterialien können auf Glasgewebe beschichtet werden, können aber auch als trägerlose Folie oder mit speziellen Füllstoffen und Additiven zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften hergestellt werden. Die Herstellung von Teflon-Leiterplatten erfordert oft einzigartig qualifizierte Arbeitskräfte, spezialisierte Ausrüstung und Verarbeitung und die Erwartung geringerer Produktionsausbeuten.
  4. Flexible Laminate: Sie sind ebenso effektiv gefaltet in ein Gerät für eine einmalige Flex-to-Installation-Anwendung wie in dynamischer Flex, wo die Schaltkreise während der Lebensdauer des Geräts kontinuierlich gefaltet werden. Flexible Laminate können aus Materialien mit höheren Temperaturen wie Polyimid und LCP (Liquid Crystal Polymer) oder sehr kostengünstigen Materialien wie Polyester und PEN hergestellt werden. Da die flexiblen Laminate so dünn sind, kann die Herstellung flexibler Schaltungen auch eine einzigartig qualifizierte Belegschaft, spezialisierte Ausrüstung und Verarbeitung sowie eine Erwartung geringerer Herstellungsausbeuten erfordern.
  5. Sonstiges: Es gibt viele andere Laminate und Verbindungsmaterialien auf dem Markt, einschließlich BT, Cyanatester, Keramik und gemischte Systeme, die Harze kombinieren, um unterschiedliche elektrische und/oder mechanische Leistungsmerkmale zu erhalten. Da die Stückzahlen so viel geringer sind als bei FR4 und die Herstellung viel schwieriger sein kann, werden sie normalerweise als teure Alternativen für PCB-Designs angesehen.

 

Eine sorgfältige Laminatauswahl ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte die richtigen elektrischen, dielektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften für die Endanwendung hat.

Hybrid-Leiterplatte

Einige Hersteller kombinieren leiterplatte material zu Hybridsystemen. Eine gängige Variante sind starre flexible leiterplatte material, bei denen flexible Schaltungen und starre Laminate zu einer hybriden Verpackungslösung kombiniert werden, die die Vorteile sowohl flexibler Schaltungen als auch konventioneller Leiterplatten bietet. Einige Abschnitte sind flexibel, sodass die Platine in Form gebogen oder tausende Male gebogen werden kann, während die elektrische Kontinuität beibehalten wird. Andere Abschnitte sind starr und bieten die höhere elektrische Leitungsdichte, die für moderne Elektronik erforderlich ist.

Low- und No-Flow-Prepregs

Ein Material, das für die Herstellung von starren Flexboards unerlässlich ist, ist No-Prepreg oder Low-Flow-Prepreg. No-Flow-Prepregs werden ähnlich wie herkömmliche Prepregs hergestellt, aber das Harz wird zu einem höheren Aushärtungszustand gebracht. Dadurch entsteht eine Prepreg-Folie, in der das Harz ein wenig, aber nicht zu viel fließt. Wie bei herkömmlichen Prepregs härtet das Harz, sobald es eine bestimmte Temperatur erreicht, und wird hart.

 

Hochwertige Leiterplatten von Printed Circuits, LLC

leiterplatte material, LLC, ist auf die Herstellung von flexiblen und starren Flex- leiterplatte material spezialisiert. Wir wählen die Materialien sorgfältig aus, um sicherzustellen, dass die von uns hergestellten leiterplatte material in kritischen Anwendungen und extremen Umgebungen eine ideale Leistung bieten. Wir erstellen seit Jahrzehnten kundenspezifische Hochleistungsleiterplatten mit einem spezialisierten Team von IPC-geschulten, engagierten und qualifizierten Mitarbeitern mit einer durchschnittlichen Betriebszugehörigkeit von 11 Jahren.