Als Kernkomponente elektronischer Produkte hat die Auswahl der Rohstoffe für eine Leiterplatte (PCB) direkten Einfluss auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Herstellungskosten der Platine.
Der entscheidende Faktor für die mechanische und elektrische Leistung von Leiterplatten
Das Substrat dient als Rückgrat einer Leiterplatte (PCB) und muss über wesentliche Eigenschaften wie elektrische Isolierung, Hitzebeständigkeit, mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität verfügen. Abhängig vom spezifischen Anwendungsszenario können Substrate grob in zwei Typen eingeteilt werden: starre Substrate und flexible Substrate.
Starre Substrate: Glasfaser-verstärktes Epoxidharz (FR-4) bildet den Hauptbestandteil dieser Kategorie; Seine Zusammensetzung umfasst Epoxidharz, Glasfasergewebe und einen Härter. FR-4 zeichnet sich durch hervorragende elektrische Isolationseigenschaften (Dielektrizitätskonstante: 4,0–4,5), Wärmebeständigkeit (Tg-Wert: 130–180 Grad) und mechanische Festigkeit (Biegefestigkeit: größer oder gleich 300 MPa) aus und wird daher häufig in Bereichen wie Unterhaltungselektronik und Kommunikationsgeräten eingesetzt. Darüber hinaus werden Hochfrequenzsubstrate (wie PTFE und mit Keramik gefüllte Substrate) aufgrund ihres geringen dielektrischen Verlusts (Df kleiner oder gleich 0,002) in Hochfrequenzanwendungen wie 5G-Basisstationen und Radarsystemen eingesetzt. Allerdings sind ihre Kosten 30 bis 50 % höher als die von FR-4.
Flexibles Substrat: Dieses Material basiert auf einer Polyimidfolie (PI) und zeichnet sich durch Hitzebeständigkeit (mit einem langfristigen Betriebstemperaturbereich von -200 bis 300 Grad), Flexibilität (mit einem Biegeradius von weniger als oder gleich 0,5 mm) und chemischer Stabilität aus, die denen herkömmlicher PET-Folien deutlich überlegen sind. Daher ist es das bevorzugte Material für flexible Leiterplatten (FPCs). Obwohl die Kosten für PI-Folie etwa zwei- bis dreimal so hoch sind wie für FR-4, erfüllt sie effektiv die Anforderungen dynamischer Biegeanwendungen, wie sie beispielsweise in tragbaren Geräten und Automobildisplays zu finden sind.
Leitfähige Materialien: Das Kernmedium für den Schaltkreisbau
Leitfähige Materialien müssen eine hohe Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit aufweisen; Sie werden hauptsächlich in zwei Typen eingeteilt: Kupferfolie und leitfähige Pasten.
Kupferfolie: Kupferfolie macht etwa 30 bis 40 % der Gesamtkosten einer Leiterplatte aus und wird je nach Herstellungsverfahren in elektrolytische Kupferfolie (ED) und gerollte Kupferfolie (RA) eingeteilt. Elektrolytische Kupferfolie zeichnet sich durch eine geringe Oberflächenrauheit (Ra kleiner oder gleich 0,5 μm) aus und eignet sich daher für HDI-Leiterplatten (High-Density Interconnect). Gewalzte Kupferfolie weist eine ausgezeichnete Duktilität (Dehnung größer oder gleich 15 %) auf und wird häufig in flexiblen Leiterplatten verwendet. Die Dicke der Kupferfolie wirkt sich direkt auf ihre Strombelastbarkeit aus; Zu den Standarddicken gehören 18 μm, 35 μm und 70 μm, während Hochfrequenzplatinen möglicherweise ultradünne Kupferfolie (3–12 μm) verwenden, um Signalverluste zu minimieren.
Lötmaskenmaterialien: Schlüssel zum Schaltungsschutz und erhöhter Zuverlässigkeit
Lötmaskenmaterialien müssen isolierende Eigenschaften, Lötbeständigkeit und chemische Stabilität besitzen; Sie werden hauptsächlich in zwei Typen eingeteilt: flüssige lichtempfindliche Tinten und Trockenfilm-Lötmasken.
Flüssige lichtempfindliche Tinte: Härtet unter ultraviolettem Licht aus und bildet eine Lötmaskenschicht. Es zeichnet sich durch eine hohe Auflösung (Linienbreite/-abstand kleiner oder gleich 50 μm) und eine starke Haftung (Schälfestigkeit größer oder gleich 1,5 N/mm) aus und eignet sich daher für hochpräzise Leiterplatten. Die Kosten betragen etwa 80–120 RMB/kg; Es erfordert jedoch eine begleitende Belichtungs- und Entwicklungsausrüstung, was die Prozesskomplexität erhöht.
Trockenfilm-Lötmaske: Verwendet eine PET-Folie als Träger und bildet die Lötmaskenschicht durch thermische Laminierung und anschließende Entwicklung. Es bietet eine einfache Bedienung (keine Entwicklungsausrüstung erforderlich), verfügt jedoch über eine geringere Auflösung (Linienbreite/-abstand größer oder gleich 100 μm) und wird hauptsächlich für Leiterplatten mit geringer -Dichte verwendet.
