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Eine kupferbasierte Leiterplatte ist eine metallbasierte Schaltungsträgerplatine (MCPCB, Metal Core PCB), wobei das Substratmaterial Kupfer ist. Unter den verschiedenen Arten von metallbasierten Leiterplatten weist sie die beste Wärmeleitfähigkeit auf. Die Wärmeleitfähigkeit einer kupferbasierten Leiterplatte kann bis zu 400 Watt betragen, was besser ist als bei aluminiumbasierten Leiterplatten. Sie ist daher eine ideale Wahl, um die Anforderungen von Hochleistungs-LED-Lichtquellen zu erfüllen und kann effektiv eine Reihe von Wärmemanagementproblemen lösen, wie z. B. Totlicht bei Hochleistungslampen, starke Wärmeentwicklung und erheßliche Lichtabschwächung.
Kupfer- und Aluminiumsubstrate sind die beliebtesten Platten bei metallbasierten Leiterplatten. Sie weisen jeweils eigene Vorteile auf und werden in Produkten wie Automobilen, Bühnenbeleuchtung, Projektionslampen, Steuerungspaneelen, Fotolampen, Bühnenlasern usw. weit verbreitet eingesetzt. Sie stellen wichtige Bestandteile von Hochleistungselektronikgeräten dar.
Leiterplatten mit Kupferbasis spielen aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und Kühlleistung eine unverzichtbare Rolle in Hochleistungs-Elektronikprodukten. Sie sind insbesondere für Bereiche geeignet, bei denen eine effiziente Wärmeverwaltung erforderlich ist, wie z. B. LED-Beleuchtung, Hochfrequenzschaltungen und Leistungselektronik. Sie gewährleisten die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Geräten unter hohen Belastungen und hohen Temperaturen.
Kupferbasierte Leiterplatten sind in der Elektronikbranche allgegenwärtig, insbesondere in hochwertigen Industriezweigen. Mit der nachhaltigen Entwicklung der Gesellschaft werden kupferbasierte Leiterplatten in Zukunft in noch mehr Bereichen eine wichtige Rolle spielen. Obwohl ihre Kosten höher sind als die der traditionellen FR4-Platinen, ergeben sich aufgrund ihrer hervorragenden Wärme- und elektrischen Leitfähigkeit breite Anwendungsperspektiven. Der Produktionsprozess von kupferbasierten Leiterplatten ist jedoch komplexer als der von FR4-Leiterplatten. Im Folgenden sind die wesentlichen Punkte des Verfahrens aufgeführt, auf die besonderes Augenmerk gelegt werden sollte:
Eine sinnvolle Gestaltung der Schichtaufbaus ist entscheidend bei der Herstellung von kupferbasierten Leiterplatten. Wenn beispielsweise die Dicke der fertigen Leiterplatte 1,6 mm beträgt, die Dicke des fertigen Kupfers 1 Oz und die Kupferbasis 1,2 mm, kann man den Schichtaufbau "H+2116+Trägerplatine+2116+H" wählen und Materialien mit hohem Klebstoffgehalt priorisieren.
Die Einstellung erfolgt entsprechend den Parametern der kupferbasierten Leiterplatte unter Berücksichtigung von Faktoren wie Entlüftung, Wärmeleitung des Kupfers und Harzaushärtung. Das Pressen ist ein entscheidender Schritt im Fertigungsprozess kupferbasierter Leiterplatten.
Biegen Sie entsprechend den vom Kunden geforderten Maßen. Achten Sie auf Richtung und Winkel, üblicherweise 90°. Bei besonderen Anforderungen sind die Dokumente zu beachten.
Die Kühlbohrungen müssen mit einem speziellen Fräser für kupferbasierte Materialien geöffnet werden. Die Drehzahl darf 15.000 U/min nicht überschreiten, und die Schnittgeschwindigkeit darf 3 m/min nicht überschreiten.
Bevor das Zinnsprühen erfolgt, muss die Biegung durch Öffnen eines Fensters freigelegt werden. Schneiden Sie die PP- und Lötmaske-Schicht in der in der Abbildung gezeigten Richtung, um die Kupferfläche für das anschließende Zinnsprühen freizulegen.
Die äußere Schicht des Biegebereichs wird durch Hochtemperatur-Bonding abgezogen, um die Kupfergrundposition freizulegen. Falls Schraublöcher vorhanden sind, werden diese in diesem Schritt ebenfalls freigelegt.
Je nach Bedarf kann festes oder flüssiges Harz ausgewählt werden, um die Löcher der Kupferbasisplatte zu füllen. Nach dem Erwärmen und Schmelzen fließt das Harz automatisch in die Löcher, sodass keine Plattenharzreinigung erforderlich ist.
Die Kontrolle der Oberflächenkupferdicke ist ein zentraler Prozesspunkt bei der Herstellung von kupferbasierten Leiterplatten. Sie sollte in der Konstruktion priorisiert werden. Die empfohlene Oberflächenkupferdicke beträgt 35 µm, wobei die positiven und negativen Toleranzen innerhalb von 5 µm liegen sollten.
Es wird empfohlen, den Vollflächen-Vergoldungsprozess zu verwenden, um eine ungleichmäßige Schichtdicke zu vermeiden. Nach Abschluss des PTH-Prozesses erfolgt eine Elektrovergoldung, um die Oberflächenkupferschicht auf 35 µm zu verstärken. Danach wird die Leiterbahn hergestellt, gefolgt von einem Ätzprozess und einer galvanischen Lötstopplackierung.
Die Oberflächenbehandlung verhindert die Oxidation des Kupfergrundmaterials und verbessert die Lötbarkeit. Die am häufigsten verwendete Methode ist das Heißluftglätten (HASL). Die Prozesstemperatur beim bleifreien HASL beträgt 270 °C * 3–4 Sekunden. Beachten Sie, dass das Kupfersubstrat möglichst vermeiden sollte, mehrfach mit Zinn besprüht zu werden, um Probleme wie Explosionslöcher und eine zu dünne Kupferoberfläche zu vermeiden.
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