Kupferkaschiertes Laminat (CCL) ist ein grundlegendes Material für die Herstellung von Leiterplatten (PCBs). Es besteht aus einem isolierenden Substrat, das in der Regel aus Materialien wie Papier, Glasfasergewebe oder Verbundwerkstoffen hergestellt, mit Harz imprägniert und durch Heißpressen mit Kupferfolie verbunden wird. CCL spielt eine wichtige Rolle in Leiterplatten, da es für elektrische Leitfähigkeit, Isolierung und mechanische Unterstützung sorgt und letztlich die Übertragungsgeschwindigkeit, den Energieverlust und die charakteristische Impedanz der Leiterplatte beeinflusst. Als Schlüsselwerkstoff in der Elektronikindustrie wird CCL in verschiedenen Bereichen wie Computern, Mobiltelefonen, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt.
Aufbau von kupferkaschiertem Laminat
Die CCL-Struktur besteht aus drei Hauptkomponenten: Kupferfolie, Substrat, Klebstoff.
Kupferfolie
Kupferfolie ist ein wichtiges Material für die CCL-Produktion, da sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Lötbarkeit aufweist. Die Kupferfolie muss eine Reinheit von mindestens 99,8 % und eine Dickenschwankung von maximal ±5 µm aufweisen. Dünnere Kupferfolien eignen sich ideal für die Herstellung von hochdichten Leiterplatten mit komplexen Schaltungen.
Substrat
Die Isolierschicht besteht aus Kunstharz und Verstärkungsmaterialien. Zu den gängigen Harzen zählen Phenolharz, Epoxidharz und PTFE. Verstärkungsmaterialien wie Papier oder Gewebe bestimmen die mechanischen Eigenschaften des Substrats, beispielsweise die Lötbeständigkeit und Biegefestigkeit.
Klebstoff
Der Klebstoff sorgt dafür, dass die Kupferfolie fest mit dem Substrat verbunden ist. Die Eigenschaften des Klebstoffs sind entscheidend für die Schälfestigkeit und die Gesamtqualität des Laminats.
Arten von kupferkaschiertem Laminat
CCLs können anhand verschiedener Kriterien klassifiziert werden, darunter mechanische Festigkeit, Harztyp, Isoliermaterialien und Feuerbeständigkeit:
| Category | Description |
|---|---|
| By Rigidity | Rigid CCL, Flexible CCL |
| By Resin Type | Phenolic Resin CCL, Epoxy Resin CCL, and Polyimide Resin CCL |
| By Insulating Material | Organic Resin-based CCL, Metal-based CCL, Ceramic-based CCL |
| By Thickness | 0.8mm to 3.2mm, less than 0.78mm (without copper) |
| By Fire Resistance | UL94 standards, UL-94V0 (highest level) |
| By Thermal and Dielectric Properties | High Tg CCL, Low Dk/Low Df CCL |
Kupferkaschierte Laminatmaterialien
Kupferfolie
Das primäre leitfähige Material in CCLs, Kupferfolie, kann galvanisch abgeschieden (ED) oder gewalzt und geglüht (RA) sein. ED-Kupfer wird in der Regel in starren Leiterplatten verwendet, während RA-Kupfer in flexiblen Leiterplatten üblich ist.
Harzmaterialien
- Epoxidharz: Das aufgrund seiner hervorragenden elektrischen Isolation, Wärmebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften am häufigsten für CCL verwendete Harz.
- Polyimid: Bekannt für seine höhere thermische und mechanische Stabilität, wird häufig für Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen verwendet.
Glasfasergewebe
Glasfaser bietet eine hervorragende mechanische Festigkeit, elektrische Isolierung und thermische Stabilität. Je nach Anwendungsbereich, einschließlich Hochfrequenzschaltungen, werden verschiedene Arten von Glasfasergewebe verwendet, beispielsweise 106, 1080 und 2116.
Herstellungsprozess von kupferkaschiertem Laminat
Der Herstellungsprozess von CCL umfasst mehrere wichtige Schritte:
- Vorbereitung des Harzes: Das Harz wird bis zur gewünschten Konsistenz gemischt.
- Auftragen des Harzes: Das Harz wird auf das Verstärkungsmaterial aufgetragen.
- Laminierung: Das mit Harz beschichtete Material wird mit Kupferfolie beschichtet und unter Hitze und Druck miteinander verbunden.
- Schneiden und Prüfung: Nach der Laminierung wird das CCL auf die gewünschte Größe zugeschnitten und auf seine Qualität geprüft.
Der gesamte Prozess stellt sicher, dass die Kupferfolie fest mit dem Substrat verbunden ist, wodurch ein starkes, elektrisch leitfähiges Laminat entsteht, das die Grundlage für die Leiterplattenherstellung bildet.
Zukünftige Trends in der kupferkaschierten Laminatindustrie
Die CCL-Branche entwickelt sich als Reaktion auf verschiedene technologische Fortschritte und Umweltaspekte weiter:
Bleifrei und halogenfrei: Aufgrund von Umweltvorschriften, insbesondere in der EU, ist die Nachfrage nach bleifreien und halogenfreien CCLs stark gestiegen. Diese Materialien erfordern höhere Löttemperaturen, was Herausforderungen hinsichtlich der thermischen Stabilität und der Fertigungstechniken mit sich bringt.
Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen: Mit dem Aufkommen von 5G und anderen Hochgeschwindigkeitskommunikationstechnologien steigt die Nachfrage nach CCLs mit niedriger Dielektrizitätskonstante (Dk) und niedrigem Verlustfaktor (Df). Diese Eigenschaften sind für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität in Hochgeschwindigkeitsschaltungen unerlässlich.
Leichte und dünne Materialien: Mit der Weiterentwicklung der Unterhaltungselektronik steigt der Bedarf an dünneren, leichteren und kompakteren CCLs, insbesondere in Geräten wie Smartphones und Wearables.
Fazit
Kupferkaschiertes Laminat (CCL) ist ein unverzichtbares Material in der Leiterplattenherstellung, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte erheblich beeinflussen. Mit dem technologischen Fortschritt werden CCLs kontinuierlich verbessert, um den Anforderungen von Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzanwendungen gerecht zu werden und gleichzeitig Umweltbelange zu berücksichtigen. Die Zukunft von CCLs wird sich wahrscheinlich auf Innovationen in den Bereichen Materialeigenschaften, Herstellungsprozesse und ökologische Nachhaltigkeit konzentrieren.
