Laminato rivestito in rame: fattori importanti che devi conoscere

Laminato rivestito in rame: spiegazione

Si tratta di un materiale che viene impregnato di resina con fibra di vetro elettronica o altro materiale di rinforzo per realizzare un rivestimento in rame. Si forma mediante laminazione di una lamina di rame su entrambi i lati di fogli di tessuto di vetro impregnati di resina. Questo prodotto bimetallico, utilizzato nell'industria dei cavi, possiede l'elevata resistenza meccanica dell'acciaio unita alla conduttività e alla resistenza alla corrosione del rame. Le proprietà uniche del laminato rivestito in rame lo rendono indispensabile nell'elettronica moderna, fornendo supporto e protezione essenziali ai componenti dei circuiti.

Classificazione del laminato rivestito di rame

Il CCL può essere classificato in base a vari criteri, come la rigidità meccanica dei laminati, diversi materiali e strutture isolanti, grado ignifugo, materiali di rinforzo dei laminati e spessore dei laminati. La rigidità meccanica determina la capacità del laminato di resistere alle sollecitazioni fisiche, mentre diversi materiali e strutture isolanti ne influenzano le prestazioni elettriche. Il grado ignifugo garantisce che il materiale possa resistere all'accensione e limitare la propagazione del fuoco. I materiali di rinforzo migliorano la resistenza e la durata del laminato. Lo spessore dei laminati viene selezionato in base ai requisiti specifici del dispositivo elettronico.

Tipi di laminato rivestito in rame

I laminati rivestiti in rame sono inevitabilmente necessari e importanti nella produzione di dispositivi elettronici. Ecco alcuni tipi di laminato rivestito in rame e la loro descrizione.

Laminato rigido rivestito in rame

Utilizzato nella produzione di circuiti stampati di tipo duro o rigido. È ampiamente utilizzato nella produzione di tipi di PCB standard come + e CEM-1, noti per la loro durata e stabilità. Questo tipo di laminato fornisce una base solida e rigida.

Laminato rivestito in rame flessibile

Comunemente utilizzato nella produzione di (FCCL) e (FPC). Questo tipo di laminato è progettato per piegarsi e flettersi , risultando ideale per applicazioni in cui il PCB deve adattarsi a spazi ristretti o muoversi con il dispositivo, come nei telefoni cellulari, nei dispositivi indossabili e nell'elettronica flessibile.

Laminato rivestito a base cartacea

Viene spesso utilizzato nella produzione di XPC , una popolare linea di computer barebone e case. Questo tipo di laminato viene scelto per il suo rapporto costo-efficacia e le prestazioni adeguate in applicazioni elettroniche più semplici.

Laminato rivestito in rame a base di tessuto in fibra di vetro

Sono ampiamente utilizzati nella produzione di PCB robusti, come quelli di tipo FR-4 e FR-5. Questo laminato combina la resistenza del tessuto in fibra di vetro con le proprietà conduttive del rame, offrendo un'eccellente stabilità meccanica e affidabilità.

Laminato rivestito in rame con base in materiale speciale

Vengono utilizzati per la produzione di laminati CCL a base metallica e a base ceramica . Questi laminati incorporano materiali specifici per migliorarne determinate proprietà, come la dissipazione del calore nei laminati a base metallica o l'isolamento elettrico nei laminati a base ceramica.

Laminato rivestito in rame a basso CTE

Progettato per ridurre al minimo l'espansione e la contrazione dovute alle variazioni di temperatura. Questa stabilità è fondamentale nelle applicazioni elettroniche ad alta precisione, dove anche piccole modifiche dimensionali possono influire sulle prestazioni.

Laminato rivestito in rame ad alta resistenza al calore

Realizzato per resistere alle alte temperature senza degradarsi. Questo tipo di laminato è ideale per applicazioni in ambienti in cui il calore è un fattore significativo, come nell'elettronica di potenza o nel calcolo ad alte prestazioni.

Laminato rivestito in rame a bassa costante dielettrica

Ideale per applicazioni elettroniche ad alta frequenza . La bassa costante dielettrica consente una trasmissione del segnale più rapida e prestazioni complessive migliori in dispositivi quali antenne , circuiti a radiofrequenza e sistemi di comunicazione.

Laminato rivestito in rame sottile

Un tipo di laminato rivestito di rame con uno spessore di 0.5 mm o inferiore. Viene utilizzato in applicazioni in cui spazio e peso sono fattori critici. Questo tipo di laminato è comune nei dispositivi elettronici compatti e leggeri, come smartphone, tablet e dispositivi indossabili.

Cosa rende un CCL eccellente?

Un eccellente laminato rivestito in rame deve avere un aspetto piatto e liscio, garantendo una superficie incontaminata per la produzione precisa di PCB. Le dimensioni sono fondamentali poiché i laminati rivestiti in rame sono il materiale di base delle schede PCB e devono essere conformi ai requisiti dimensionali corrispondenti ai PCB per garantire compatibilità e funzionalità. Realizzato in un composito di rame e resina, un eccellente laminato rivestito in rame funziona in modo efficiente nei circuiti elettronici, fornendo conduttività e isolamento essenziali. Inoltre, dovrebbe essere realizzato con prodotti di alta qualità, tra cui rame di qualità superiore e resina premium, per garantire durata, affidabilità e prestazioni ottimali nelle applicazioni elettroniche.

Analisi dei dati di rivestimento in rame

Comprendere le prestazioni del rivestimento in rame nelle applicazioni elettroniche richiede un'analisi approfondita dei dati per scoprire le relazioni tra i vari fattori critici. I produttori dovrebbero controllare lo strato adesivo, la resistenza alla pelatura, lo spessore e tutti i dati che influiscono sulla qualità del laminato rivestito in rame.

Strato adesivo e resistenza alla pelatura

Il politetrafluoroetilene è difficile da incollare direttamente con il foglio di rame, quindi è necessario uno strato adesivo adeguato. Due materiali considerati a questo scopo sono l'etilene propilene fluorurato e i perfluoroalcossi alcani. I perfluoroalcossi alcani hanno proprietà meccaniche ed elettriche simili al politetrafluoroetilene, ma scorrono e aderiscono meglio una volta fusi. Tuttavia, quando si confrontano film di perfluoro alcossi e etilene propilene fluorurato, l'etilene propilene fluorurato è più liscio e più stabile. L'etilene propilene fluorurato è molto più resistente e affidabile come strato legante rispetto ai perfluoroalcossi alcani.

Spessore dello strato adesivo e resistenza alla pelatura

Quando si analizza la relazione tra lo spessore dello strato adesivo e la resistenza alla pelatura, considerare come i diversi spessori influiscono sulle prestazioni di adesione. I suoi strati leganti presentano una resistenza alla pelatura significativamente più elevata rispetto ad altri spessori. Tra questi, il film FEP da 50 µm si distingue per la sua linea di resistenza alla pelatura più liscia, che significa stabilità di adesione superiore. Non solo offre una migliore stabilità di adesione, ma offre anche vantaggi in termini di costi.

Tecnologia di copertura del rame e resistenza alla pelatura

La tecnologia di rivestimento in rame è una fase cruciale nella produzione di laminati rivestiti in rame e influisce direttamente sulla resistenza alla pelatura. I principali parametri regolabili includono il grado di vuoto, la curva della temperatura e la pressione. Sebbene il politetrafluoroetilene e l'etilene propilene fluorurato offrano una migliore stabilità al calore rispetto alla resina epossidica, un ambiente sotto vuoto rimane essenziale. Questo perché il foglio di rame è altamente suscettibile all'ossidazione a 200°C, che può indebolire il legame con il materiale di base. Inoltre, la pellicola di etilene e propilene fluorurato può incresparsi e reagire con l'ossigeno, determinando irregolarità superficiali. In un ambiente senza vuoto, possono formarsi bolle d'aria tra la lamina di rame, la pellicola di etilene propilene fluorurato e la piastra di base, compromettendo la qualità della superficie. Inoltre, le alte temperature possono causare ossidazione e danni alle apparecchiature, rendendo necessario un ambiente sotto vuoto per mantenere una resistenza alla pelatura ottimale e prevenire problemi di produzione.

Materie prime laminate rivestite in rame

La qualità del laminato rivestito in rame dipende dalla selezione delle sue materie prime. Tutte le materie prime contribuiscono alle prestazioni del laminato rivestito in rame.

Lamina di rame

La lamina di rame è un componente dell'elettronica e della laminazione rivestita in rame ed è disponibile in vari tipi, ciascuno adatto a diverse applicazioni.

Lavorato arrotolato 

Questo tipo di lamina ha una struttura cristallina stratificata che fornisce migliore allungamento, resistenza alla piegatura e stabilità alle alte temperature rispetto alla lamina di rame elettrodepositata. Sebbene i suoi limiti di lavorazione ne limitino l'uso nei laminati rigidi rivestiti in rame, rendendolo più adatto per circuiti stampati flessibili, la qualità costante e la superficie liscia del foglio di rame battuto laminato lo rendono efficace per circuiti ad alta frequenza e PCB di precisione.

Elettrodepositato

Il foglio di rame elettrodepositato viene creato utilizzando una soluzione di solfato di rame e un filo di rame di elevata purezza. Quando viene applicata una corrente elettrica, il rame si deposita su un catodo tubolare. Il processo prevede la rimozione del rame dal catodo e l'applicazione di trattamenti per la ruvidità, la resistenza al calore e la prevenzione dell'ossidazione. A differenza del foglio di rame battuto laminato, il foglio di rame elettrodepositato ha due diverse strutture superficiali: un lato liscio vicino al catodo e un lato più ruvido e irregolare. La sua struttura cristallina colonnare determina un minore allungamento, resistenza alla piegatura e stabilità alle alte temperature rispetto al foglio arrotolato. Tradizionalmente utilizzato in laminati rigidi rivestiti in rame.

Standard

Comunemente utilizzato nei laminati rivestiti in rame con tessuto in fibra di vetro e resina fenolica di carta e resina epossidica, come i tipici pannelli FR-4. Presenta una superficie con maggiore rugosità ed è disponibile in vari spessori. Questo tipo di lamina di rame fornisce una forte adesione e può resistere alle alte temperature.

Alta temperatura, alta duttilità

Ideale per l'uso in circuiti stampati multistrato che richiedono lavorazione a temperature elevate. Durante questo processo la lamina di rame può subire ricristallizzazione, quindi è necessaria una lamina con elevata duttilità per evitare cricche nei circuiti a temperature intorno ai 180°C. Questo tipo di lamina offre tipicamente un allungamento superiore al 5% alle alte temperature e ha uno spessore compreso tra 12 e 35 µm. La sua eccellente flessibilità e resistenza al calore.

Alta duttilità

Utilizzato nei circuiti stampati flessibili dove flessibilità e prestazioni costanti sono cruciali. Per ottenere le sue eccellenti capacità di piegatura e durata, questa lamina viene sottoposta a processi di trattamento termico specializzati. Ha la capacità di piegarsi e piegarsi senza rompersi.

Prova di trasferimento

Se gli ioni di rame si trasferiscono all'interno di un laminato rivestito di rame, ciò può compromettere l'affidabilità dell'elettronica. Per evitare ciò, il foglio di rame a prova di trasferimento viene sottoposto a speciali trattamenti superficiali, come la nichelatura.

Low Profile

Utilizzato in circuiti stampati multistrato e ad alta densità grazie alla sua superficie liscia e alla forte resistenza alla pelatura. La sua bassa rugosità aiuta a garantire una connessione pulita e affidabile nei progetti elettronici compatti.

Profilo ultra basso

Ideale per circuiti stampati flessibili, laminati rivestiti in rame ad alta frequenza e circuiti stampati ultrasottili. La sua superficie è estremamente liscia, con rugosità inferiore a 2 µm, e presenta una struttura cristallina equiassica, evitando cristalli colonnari.

Fluoropolimero

Il fluoropolimero è un materiale chiave utilizzato nei laminati rivestiti in rame grazie alle sue proprietà uniche. Un fluoropolimero è un tipo di polimero sintetico in cui gli atomi di fluoro sostituiscono gli atomi di idrogeno nella catena del carbonio. Ciò crea forti legami CF che rendono il polimero altamente stabile. Gli atomi di fluoro formano un rivestimento protettivo attorno alla catena del carbonio, proteggendola dai danni esterni. Questo strato protettivo conferisce ai fluoropolimeri qualità eccezionali, tra cui basso attrito, superficie antiaderente, resistenza all'olio e all'acqua e forte resistenza chimica e al calore. Esistono anche due tipi di fluoropolimero:

politetrafluoroetilene

Il politetrafluoroetilene è un polimero noto per la sua struttura molecolare semplice e i forti legami fluoro-carbonio. Ciò rende il politetrafluoroetilene altamente resistente al calore e agli agenti chimici e ha anche eccellenti proprietà dielettriche, il che significa che può isolare efficacemente i componenti elettrici. Queste qualità rendono il politetrafluoroetilene un materiale prezioso in varie applicazioni. Il politetrafluoroetilene presenta alcuni inconvenienti. È relativamente costoso rispetto ad altre resine polimeriche, ha una rigidità inferiore e presenta una significativa espansione termica.

Etilene propilene fluorurato

L'etilene propilene fluorurato è un polimero con proprietà elettriche simili al politetrafluoroetilene, ma offre alcuni vantaggi distinti. Uno dei principali vantaggi dell'etilene propilene fluorurato è la sua temperatura di fusione inferiore, pari a circa 260°C, che ne facilita la lavorazione rispetto al politetrafluoroetilene. Questo punto di fusione più basso rende l'etilene propilene fluorurato una scelta eccellente per applicazioni di miscelazione, modifica e legame. L'etilene propilene fluorurato mantiene inoltre proprietà dielettriche ideali con valori stabili per la tangente di perdita dielettrica e la costante dielettrica in un ampio intervallo di temperature e frequenze. Inoltre, presenta anche un volume elevato e una resistività superficiale.

Agenti di accoppiamento

Gli agenti accoppianti vengono utilizzati per modificare le superfici per migliorare il legame tra i materiali. Gli agenti di accoppiamento silano e titanato sono i più comunemente utilizzati nella produzione di laminati rivestiti in rame.

Agente di accoppiamento titanato 

Questo tipo di agenti di accoppiamento formano un forte strato adesivo sulle superfici inorganiche, migliorando la loro interazione con polimeri e riempitivi. Tuttavia, non sono molto ecologici o sicuri per la salute umana, quindi l’utilizzo di questo agente di accoppiamento richiede cure professionali.

Agente di accoppiamento silanico 

Questo tipo di agenti di accoppiamento sono più rispettosi dell'ambiente, economici e versatili rispetto agli agenti di accoppiamento al titanato. Ha un lungo gruppo idrolizzabile e ha un tasso di idrolisi inferiore rispetto ad altri agenti.

Tappetino in fibra di vetro

Questo è costituito da fibre di vetro disposte in modo uniforme ma irregolare, legate con un legante speciale. Ha proprietà eccellenti tra cui resistenza chimica, ignifuga, impermeabilizzazione e isolamento. Il tappetino in fibra di vetro è disponibile in vari tipi, come piastre rivestite in rame, avvolgimenti per tubi e tappetini per coperture. Per i circuiti stampati ad alta frequenza, è preferibile un materassino in fibra di vetro a piastra rivestita in rame grazie alle sue fibre di vetro prive di alcali, alla compatibilità con i materiali dielettrici e alle eccellenti proprietà meccaniche. Offre inoltre una buona adesione della resina, resistenza al riscaldamento e conformità allo stampo.

Qual è l'uso del pannello rivestito in rame?

Le schede rivestite in rame sono essenziali per realizzare circuiti stampati, che costituiscono la base di molti dispositivi elettronici. Utilizzato in un'ampia gamma di prodotti, inclusi televisori, radio, computer e telefoni cellulari. Lo strato di rame su queste schede fornisce un'eccellente conduttività e consente la trasmissione efficiente dei segnali senza perdita di potenza, garantendo prestazioni affidabili delle apparecchiature elettroniche.

Differenza tra laminato e prepreg

La principale differenza tra laminato e preimpregnato risiede nel processo di fabbricazione e nell'utilizzo. La laminazione si ottiene pressando insieme strati di rame e preimpregnato sotto calore, pressione e vuoto per formare un materiale solido. Il preimpregnato, invece, è un materiale composito costituito da un tessuto, come la fibra di vetro, preimpregnato con una resina parzialmente polimerizzata, solitamente epossidica. Il preimpregnato funge da materiale di base nella produzione di circuiti stampati (PCB), mentre i laminati sono il prodotto finale ottenuto combinando il preimpregnato con altri strati.