Requisitos para propriedades CCL na fabricação de PCB

# Requisitos para propriedades CCL na fabricação de PCB

Requisitos de propriedade CCL no processamento de PCB

No processamento de PCB, várias características principais do Laminado revestido de cobre (CCL) são críticas. Estes incluem estabilidade dimensional, resistência térmica, suavidade da superfície, adesão entre a folha de cobre e o substrato, planicidade (deformação e torção), perfurabilidade (contaminação da resina), desempenho de galvanoplastia, resistência química e absorção de umidade. Os últimos anos também introduziram requisitos para proteção UV e capacidade de perfuração com laser de CO2. O desempenho do CCL nestes aspectos está intimamente correlacionado com a qualidade da fabricação de PCB. Se o CCL selecionado não atender aos requisitos de processamento de PCB, isso poderá causar defeitos no substrato ou até mesmo resíduos.

Por exemplo, a fraca estabilidade dimensional no CCL impacta negativamente o alinhamento entre camadas durante a fabricação de placas multicamadas, resultando em conexões inadequadas para furos passantes e padrões de circuito. A baixa resistência térmica pode levar ao empenamento e torção dos substratos durante a secagem e à aplicação de agentes de ataque no processo de fabricação de PCB. Além disso, a baixa suavidade da superfície – decorrente do entrelaçamento irregular da fibra de vidro – pode comprometer a qualidade da formação de padrões finos na PCB. Deformações e torções significativas durante a laminação podem levar à baixa precisão no posicionamento do micropadrão.

Além disso, durante a furação, o calor de corte pode causar contaminação da resina se o CCL tiver baixa furabilidade, afetando negativamente a qualidade do processamento do furo. Se a resina for muito frágil ou a adesão entre camadas for fraca, isso pode resultar em paredes ásperas e fibras de vidro expostas, impactando diretamente a qualidade da galvanoplastia. Além disso, se os aditivos na resina lixiviarem durante a galvanoplastia, podem contaminar a solução de galvanização, levando à precipitação anormal de certos componentes.

Durante todo o processo de fabricação de PCB, o CCL deve resistir à exposição a ácidos, álcalis e solventes orgânicos. Portanto, deve possuir alta resistência química e baixa absorção de umidade; caso contrário, a superfície do substrato poderá descolorir e o desempenho poderá ser prejudicado.

Requisitos de propriedade CCL para instalação de componentes em PCBs

Para garantir a instalação de componentes de alta qualidade em PCBs, o CCL deve atender a vários requisitos de desempenho. Esses requisitos concentram-se principalmente na estabilidade dimensional (baixo coeficiente de expansão térmica), resistência ao calor da solda, planicidade, resistência ao descascamento da folha de cobre e resistência à flexão.

Se a estabilidade dimensional do CCL for inadequada, isso levará à redução da precisão no posicionamento dos componentes. A baixa resistência ao calor da solda pode causar problemas de qualidade, como abaulamento do substrato, delaminação e formação de bolhas na folha de cobre durante a soldagem por onda ou por refluxo devido ao choque térmico. O empenamento excessivo pode diminuir ainda mais a precisão da instalação dos componentes, levando a uma conectividade deficiente nas juntas soldadas. Se a resistência ao descascamento da folha de cobre diminuir após o choque térmico, isso poderá fazer com que a folha de cobre se solte junto com os componentes montados. Além disso, uma baixa resistência à flexão pode resultar em deformação excessiva (comumente chamada de “flacidez”) sob o peso de componentes mais pesados.

Tendências recentes para componentes menores de chips SMC exigem que o CCL tenha uma suavidade de superfície ainda maior.

Requisitos de propriedade da CCL para operação de produtos eletrônicos completos

Quando se trata da operação de produtos eletrônicos completos, maior ênfase é colocada em Propriedades de isolamento elétrico do CCL, constante dielétrica, fator de dissipação, precisão de espessura (especialmente para aplicações de conectores), confiabilidade (incluindo baixo coeficiente de expansão térmica, resistência à umidade e ao calor e resistência térmica), resistência mecânica, retardamento de chama, características ambientais e condutividade térmica.

Para garantir o funcionamento normal e estável de produtos eletrônicos completos, os substratos isolantes não devem apresentar migração iônica, pois esse fenômeno impacta diretamente a confiabilidade do isolamento, a rigidez dielétrica e pode até levar a curtos-circuitos entre as linhas do circuito.

Para controle preciso da impedância característica e transmissão de sinal em alta velocidade, o CCL deve demonstrar excelentes propriedades dielétricas (incluindo baixa constante dielétrica). Especialmente sob condições de alta frequência e alta umidade, as propriedades dielétricas devem permanecer estáveis.

A qualidade dos furos galvanizados está diretamente relacionada à confiabilidade a longo prazo de produtos eletrônicos completos. Assim, a qualidade da produção de furos passantes está intimamente ligada à estabilidade dimensional do CCL na direção da espessura (eixo Z) e na direção da superfície (eixos X e Y). À medida que os produtos eletrônicos completos tendem à miniaturização e ao design leve, a demanda por fiação de alta densidade, traços finos e pequenas aberturas em PCBs aumenta, levando a requisitos elevados para estabilidade dimensional do CCL.

No geral, os requisitos de desempenho do CCL nestes três aspectos destacam diferentes prioridades. No processamento de PCB, o foco está principalmente na estabilidade dimensional, capacidade de perfuração, qualidade de galvanoplastia, empenamento, torção e resistência química. Na instalação de componentes, as principais preocupações incluem coeficientes de expansão térmica, resistência ao choque térmico, resistência ao descascamento da folha de cobre e planicidade. Para a operação de produtos eletrônicos, a ênfase é colocada na confiabilidade do isolamento elétrico, constante dielétrica, fator de dissipação, resistência à umidade e ao calor, retardo de chama e características ambientais.

Características de desempenho de vários tipos de laminado revestido de cobre

Diferentes materiais de substrato exibem propriedades únicas. Abaixo está uma análise comparativa de vários tipos.

Laminado Fenólico à Base de Papel

O laminado à base de papel fenólico utiliza resina fenólica como aglutinante e papel de fibra de polpa de madeira como reforço. É econômico e leve, tornando-o adequado para puncionamento. No entanto, sua temperatura de trabalho, resistência à umidade e resistência térmica são inferiores em comparação aos laminados de fibra de vidro epóxi. Predominantemente, são produzidos laminados revestidos de cobre de face única, mas existem produtos de dupla face desenvolvidos para aplicações em furos de passagem de pasta de prata que apresentam resistência aprimorada à migração de íons de prata.

Os modelos de produtos comuns incluem FR-1 (retardador de chama) e XPC (não retardador de chama).

Laminado à base de papel epóxi

O laminado à base de papel epóxi usa resina epóxi como aglutinante. Ele exibe melhor desempenho elétrico e mecânico em relação ao FR-1. O principal modelo de produto é o FR-3, mais prevalente na Europa.

Laminado à base de fibra de vidro epóxi

O Epoxy laminado à base de fibra de vidro emprega resina epóxi como aglutinante e tecido de fibra de vidro de grau eletrônico como reforço. É um substrato essencial para placas de circuito impresso multicamadas devido às suas propriedades mecânicas, estabilidade dimensional, resistência ao impacto e resistência à umidade.

Esse tipo de laminado é amplamente utilizado, sendo o FR-4 o modelo de produto mais comum. Desenvolvimentos recentes viram a introdução de produtos FR-4 de alta Tg para atender às crescentes demandas de instalação eletrônica e tecnologia de PCB.

Laminado Composto

O laminado composto inclui os tipos CEM-1 e CEM-3, que usam fibra de polpa de madeira ou papel de fibra de polpa de algodão como materiais principais, reforçados com tecido de fibra de vidro e tratados com resina epóxi retardante de chama. Estes estão atualmente entre os laminados compósitos mais comuns.

CEM-1 e CEM-3 oferecem um equilíbrio entre desempenho mecânico e custo de fabricação, permitindo puncionamento e furação. Algumas placas CEM-3 fabricadas no exterior ultrapassaram o padrão FR-4 em termos de resistência a vazamentos, precisão de espessura e estabilidade dimensional, levando ao seu uso generalizado na produção de PCB de dupla face.

Laminado à base de fibra de vidro de resina especial

Laminados especiais à base de fibra de vidro de resina concentram-se em alto desempenho elétrico e resistência ao calor, incluindo tipos como poliimida (PI), politetrafluoretileno (PTFE), éster cianato (CE), bismaleimida triazina (BT) e óxido de polifenileno termoendurecível (PPE ou PPO). Esses materiais normalmente exibem alta resistência ao calor (alta Tg), baixa absorção de umidade e baixas constantes dielétricas. No entanto, eles tendem a ter custos de fabricação mais elevados e rigidez ligeiramente reduzida, resultando em pior processabilidade de PCB em comparação com substratos FR-4.

Laminado revestido de cobre flexível (FCCL)

O laminado revestido de cobre flexível é crucial para circuitos impressos flexíveis (FPC), PCBs rígidos e flexíveis e substratos de embalagens de tiras. Suas características de destaque incluem ser fino, leve e estruturalmente flexível. FCCL pode ser dobrado, enrolado e dobrado dinamicamente. Existem dois tipos principais: FCCL de três camadas com adesivos (3L-FCCL) e FCCL de duas camadas sem adesivos (2L-FCCL). Comparado ao 3L-FCCL, o 2L-FCCL apresenta melhor resistência à temperatura, estabilidade dimensional, resistência de união e perfis mais finos.

Laminado revestido de cobre à base de metal

O tipo mais comum de laminado à base de metal é o laminado à base de alumínio de alta condutividade térmica. Laminados à base de metal servem como materiais essenciais para PCBs de alta condutividade térmica. O excepcional desempenho térmico, capacidade de processamento mecânico, blindagem eletromagnética, estabilidade dimensional e multifuncionalidade os tornam cada vez mais populares em circuitos integrados mistos, automotivos, motocicletas, automação de escritório, equipamentos elétricos de alta potência, dispositivos de potência e dispositivos de alta corrente, especialmente em aplicações de embalagens de LED.

Esta visão geral profissional fornece uma compreensão abrangente das propriedades essenciais e características de desempenho de vários tipos de laminado revestido de cobre na fabricação de PCB.