Verkupferte Leiterplatte

In diesem Ratgeber finden Sie alle Informationen zum Thema Verkupferung von Leiterplatten. Ganz gleich, ob Sie mehr über Design, Eigenschaften, Materialtyp, Oberflächenbeschaffenheit oder andere Aspekte der Verkupferung von Leiterplatten erfahren möchten – hier finden Sie alle Informationen. Weiter lesen.

Was ist eine verkupferte Leiterplatte?

Bei einer verkupferten Leiterplatte wird Kupfermetall elektrochemisch auf der Leiterplattenoberfläche und in Durchgangslöchern abgeschieden. Mit einer verkupferten Leiterplatte können Sie über plattierte Durchgangslöcher eine stärkere Kupferverbindung zwischen den Schichten herstellen. Sie erzielen außerdem dickere Kupferstrukturen auf den Leitern und Oberflächenpads. A Verkupferung PCB verhindert Korrosion, verbessert die Leitfähigkeit und Hitzebeständigkeit, verbessert den Verschleiß, erhöht die Lötbarkeit und Härtung und verringert die Reibung.

Verkupferte Leiterplatte

 Durch die Verwendung einer verkupferten Leiterplatte können Sie die Eigenschaften und die Leistung der Leiterplatte ändern, was die Anwendung in der Präzisionsbearbeitung ermöglicht.

Warum Kupfer bei der Kupferplattierung von Leiterplatten verwenden?

Sie führen Kupfer in verkupferten Leiterplatten auf folgende Gründe zurück:

• Auch Kupfer ist weit verbreitet und preiswert.
• Sowohl seine Wärmeleitfähigkeit als auch seine elektrische Leitfähigkeit sind ausgezeichnet.

Sie können problemlos Signale übertragen, ohne Strom zu verbrauchen, während Sie nur wenig Kupfermaterial verwenden.

• Die Weichheit von Kupfer als Metall ermöglicht seine Verwendung in flexiblen PCB-Anwendungen.
• Kupfer hat gute Hafteigenschaften und verhindert ein Ablösen von Oberflächen, selbst wenn es gebogen wird.
• Sie können Kupfer auf mehreren Eisen- und Nichteisen-Grundmetallen verwenden und gleichzeitig eine gleichmäßige Abdeckung erzielen.
• Es schützt die Oberfläche vor Korrosion und verbessert die Verschleißfestigkeit der Oberfläche.

Wie ist der Kupferbeschichtungsprozess bei der Kupferbeschichtung von Leiterplatten?

Der Galvanisierungsprozess bei der Verkupferung von Leiterplatten umfasst die Galvanisierung. Beim Galvanisieren wird mithilfe von elektrischem Strom eine Kupferbeschichtung auf ein Grundmetall aufgebracht. Sie können mehrere Metalle wie Silber, Gold und Aluminium verkupfern. Auf passivierten Oberflächen wie z. B. eisenbasierten Metallen verwenden Sie jedoch eine Grundschicht aus Nickel. Um Fehler zu vermeiden, reinigen Sie vor der Reinigung zunächst die Oberfläche des Materials. Anschließend leiten Sie einen elektrischen Strom durch eine Elektrolytlösung, die Kupfersalze enthält, um den Galvanisierungsprozess anzuwenden. Wenn Sie ein an eine Stromversorgung angeschlossenes Klemmenpaar hinzufügen, schließen Sie einen Stromkreis. Der elektrische Durchgang durch den Stromkreis führt zur Ablagerung von Kupferatomen auf dem Metall. Als Elektrolyt verwenden Sie Kupfersulfat, als Anode dient ein in den Elektrolyten getauchter Kupferdraht. Beim Verkupferungsprozess verknüpfen Sie das Material, das Sie extern beschichten möchten, als Kathode. Das Kupfersulfatmolekül zerfällt bei Stromfluss in positive Kupferionen und negative Sulfationen. Der kathodische Eisenstab zieht die positiven Ionen an. Die Kupferionen absorbieren beim Erreichen der Kathode ein Elektronenpaar und bilden neutralisiertes metallisches Kupfer, das sich anschließend auf der Materialoberfläche ablagert. Auf der Kupferanode verlieren Kupfermoleküle ein Elektronenpaar und werden zu Kupferionen.

Welche Beschichtungsmethoden können Sie bei der Kupferbeschichtung von Leiterplatten verwenden?

Sie finden vier Hauptplattierungsmethoden, die bei der Kupferplattierung von Leiterplatten nützlich sind. Diese beinhalten:

Bürstenbeschichtung

Beim Bürstenplattieren handelt es sich um eine Technik zur Elektrodenpositionierung, bei der nicht alle Teile in den Elektrolyten eingetaucht werden. Sie beschichten nur einen Teil der Oberfläche und lassen den Rest unberührt. Sie können die Bürstenbeschichtung bei der Kupferbeschichtung von Leiterplatten verwenden, wenn Sie seltene Metalle in bestimmten Bereichen, einschließlich Leiterplattenkantenverbindern, verwenden. Sie wickeln eine chemisch reaktive Anode in saugfähiges Material ein, um die Galvanisierungslösung auf die gewünschte Stelle aufzutragen.

Fingerbeschichtete Beschichtung

Durch die Beschichtung von Platinenkantenanschlüssen und -verbindungen mit seltenen Metallen erreichen Sie einen geringeren Kontaktwiderstand und eine höhere Abriebfestigkeit. Sie können Gold auf dem vorstehenden Kontaktkopf der inneren Nickelabdeckung von Platinenkantenverbindern verwenden. Sie können den Goldfinger oder die teilweise überstehende Platinenkante automatisch oder manuell plattieren. Derzeit genügen Bleiplattieren und Rhodinieren anstelle des Goldes, das am Kontaktkopf oder am Goldfinger verwendet wird.

Reel Linkage Selektive Beschichtung

Verkupferte Leiterplatten verfügen über Stifte und Kontaktstifte, die Sie selektiv plattieren, um einen guten Kontakt und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Aufgrund der hohen Kosten für die Auswahl einzelner Stifte können Sie den Beschichtungsvorgang durch Stapelschweißen automatisieren oder manuell durchführen. Bei dieser Methode bedecken Sie das nicht zu plattierende Stück Metallkupferfolie vorher mit einem Resistfilm. Anschließend nehmen Sie die Plattierung nur auf dem ausgewählten Teil der Kupferfolie vor.

Durchkontaktierung

Sie können verschiedene Methoden anwenden, um eine Beschichtung an den Wänden des Substratbohrlochs zu bilden. In der Industrie als Lochwandaktivierung bekannt, sind mehrere Zwischenlagertanks mit einzigartigen Kontroll- und Wartungsverfahren erforderlich. Die Durchkontaktierung erfordert Bohrungen, die Wärme erzeugen, die zum Schmelzen des isolierenden Kunstharzes in der Substratbasis führt. Wenn die Bohrrückstände an der Kupferfolie an den Wänden haften bleiben, beeinträchtigen sie die Beschichtungsoberfläche.

Welche Beschichtungsprozesse können Sie beim Verkupfern von Leiterplatten durchführen?

Wenn Sie sich mit dem Thema Verkupfern von Leiterplatten befassen, müssen Sie die folgenden Prozesse durchführen:

Über Beschichtung

Weitere Informationen zur Stelle und den Ansprechpartner in unserem Hause finden Sie hier: Bei der Verkupferung von Leiterplatten werden die Wände von Bohrlöchern mit Kupfer beschichtet, um einen Stromkanal bereitzustellen. Der Strompfad kann zwischen Plattenoberflächen, zwischen Innenschichten oder von der Plattenoberfläche zu einer Innenschicht verlaufen.

Oberflächenbeschichtung

Hier decken Sie die Kupferspuren auf der Platinenoberfläche ab, um sie vor äußeren Einflüssen, Korrosion und Verschmutzung zu schützen. Es bietet auch eine bessere Oberfläche zum Löten von Komponenten während der Leiterplattenbestückung.

Wo finden Sie Verwendung für die Kupferplattierung von Leiterplatten?

Bei der Verkupferung wird mithilfe von elektrischem Strom auf elektrochemischem Wege eine Kupferschicht auf einer festen Metalloberfläche abgeschieden. Kupfer bietet Ihnen eine Vielzahl von Oberflächen, darunter matt, glänzend, poliert oder satiniert. Kupfer ist antimikrobiell, robust, duktil und nicht magnetisch mit guter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit. Zu den Anwendungen für die Kupferbeschichtung von Leiterplatten gehören:

• Wenn Sie beabsichtigen, andere Metallbeschichtungen auf Ihrer Platine zu verwenden, z. B. Nickel- und Silberbeschichtung.
• Wo Sie eine Abschirmung vor elektromagnetischen Hochfrequenzstörungen wünschen.

Können Sie Galvanik bei der Kupferplattierung von Leiterplatten verwenden?

Ja, du kannst. Die am häufigsten verwendete Verkupferungsmethode ist die Galvanisierung. Dabei löst man mit elektrischem Strom positiv geladene Metallionen in einer chemischen Lösung auf. Diese positiven Ionen werden auf die negativ geladene Schaltkreisseite übertragen, die das Material umgibt, das Sie plattieren möchten. Sie tauchen dieses Material in die Lösung, wodurch sich die gelösten Metallpartikel auf der Oberfläche des Materials ansammeln. Der Galvanisierungsprozess erfolgt schnell und sorgt für eine gleichmäßige und glatte Oberfläche. Galvanisieren verbessert die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften eines Materials wie Leitfähigkeit, Lötbarkeit und Reflexionsvermögen.

Welche anderen Beschichtungsverfahren können Sie zum Verkupfern von Leiterplatten verwenden?

Andere Beschichtungsverfahren, die Sie zum Verkupfern von Leiterplatten verwenden können, sind:

Stromlose Beschichtung Platin

Beim stromlosen Plattieren ist keine externe Stromquelle erforderlich, sondern eine chemische Reaktion, die zur Reduktion des Metallatoms führt. Wenn Metallionen mit einem Reduktionsmittel und einem katalytischen Metall interagieren, verwandeln sie sich in einen metallischen Feststoff. Die stromlose Beschichtung findet aufgrund ihrer geringen Kosten breite Anwendung und ist das am weitesten verbreitete autokatalytische Beschichtungsverfahren. Es handelt sich jedoch um einen langsamen Prozess, der schwer zu regulieren ist und nicht in der Lage ist, dicke Platten herzustellen. Mit der stromlosen Beschichtung erreichen Sie einen Schutz des Grundmetalls vor Korrosion und eine größere Werkstückgröße. Sie erhalten außerdem ein verbessertes Reflexionsvermögen, Lötbarkeit und Leitfähigkeit Ihrer verkupferten Leiterplatte.

Immersionsbeschichtung

Beim Eintauchplattieren wird ein Metallstück in eine Lösung getaucht, die Metallionen eines edleren Metalls enthält. Die edleren Metallionen sind stabiler und verursachen eine natürliche Anziehungskraft, die zu einer Verdrängung der weniger edlen Ionen führt. Die Tauchplattierung ist zeitaufwändig und nur für weniger edle Metalle mit edleren Metallen (chemisch inert wie Gold und Silber) anwendbar. Beim Eintauchen erhält man eine dünne Schichtplatte mit geringer Haftungsqualität. Sie profitieren jedoch von einer besseren Korrosionsbeständigkeit, einem veränderten Aussehen und einer veränderten elektrischen Leitfähigkeit, einer verbesserten Härte und Drehmomenttoleranz. Sie erreichen auch eine Modifikation der Bindungsfähigkeiten der Tauchbeschichtung.

Was sind die Vorteile bei der Verwendung von Kupferplattierungs-Leiterplatten?

Beim Einsatz von verkupferten Leiterplatten finden Sie folgende Vorteile:

• Erhöhte Signalübertragung aufgrund der hohen Leitfähigkeit von Kupfermetall.
• Die Verwendung von verkupferten Leiterplatten ermöglicht eine flexible Anwendung dank der weichen Eigenschaft von Kupfer, die ein Biegen ermöglicht.
• Sie erzielen überlegene Platinenoberflächen, wenn Sie verkupferte Leiterplatten verwenden, die verbesserte physikalische und elektrische Eigenschaften ermöglichen.
• Verkupferte Leiterplatten weisen eine angemessene Korrosionsbeständigkeit auf, die Sie auch durch härtere Metalle wie Nickel ergänzen können.
• Die Herstellung von verkupferten Leiterplatten ist aufgrund der breiten Verfügbarkeit von Kupfer und seiner geringen Kosten kostengünstiger.

Was sind die Einschränkungen der Kupferplattierung von Leiterplatten?

Kupfer ist eine ausgezeichnete Wahl für die Galvanisierung in einer Vielzahl von Anwendungen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften gibt es jedoch einige Einschränkungen bei der Verwendung bei der Verkupferung von Leiterplatten.

• Als aktives Metall können Sie Kupfer nicht direkt mit Eisen beschichten, ohne zuerst eine Basisschicht aus Nickel aufzutragen.

Nach der Schichttrocknung tragen Sie die Kupferschicht auf, die das Metall zur Vorbereitung der weiteren Verarbeitung festigt.

• Kupfer ist auch von Natur aus matt, was zusätzliche Verfahren erfordert, um diesen charakteristischen hellen Glanz zu erreichen.
• Um eine maximale Haftung zu gewährleisten, müssen Sie möglicherweise eine Cyanidlösung mit der Kupferlösung verwenden.

Cyanid ist giftig und erfordert daher bei der Durchführung des Plattierungsprozesses eine vorsichtige Handhabung.

Welche Kupferarten können Sie zum Verkupfern von Leiterplatten verwenden?

Die Leistung einer verkupferten Leiterplatte hängt von den Kupfereigenschaften wie Oberflächenrauheit und Verbindungsstärke ab. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf die Verkupferung von Leiterplatten, die Sie bei Mikrowellenfrequenzen verwenden. Kupfer auf einer Leiterplatte bietet Ihnen Signalpfade mit hoher Genauigkeit. Der Erfolg von Kupfer hängt von der Kupferqualität und dem Zustand seiner Verbindung mit dem dielektrischen Material der Platine ab. Wie Sie die Materialpaarung kombinieren, beeinflusst die Leistung je nach Betriebssituation. Daher ist die Verschmelzung von Kupfer und Dielektrikum von entscheidender Bedeutung für die Leistung und Haltbarkeit einer verkupferten Leiterplatte, die im Hochfrequenzbereich eingesetzt wird. Die häufigsten Formen handelsüblicher Kupferfolien, die bei der Verkupferung von Leiterplatten verwendet werden, sind:

1. Galvanisch abgeschiedene (ED) Kupferfolie
2. Walzgeglühte (RA) Kupferfolie

Sie können die Adhäsionseigenschaft mit dielektrischem Material verbessern, indem Sie die Kupferfolien verschiedenen Behandlungen unterziehen.

Galvanisch abgeschiedene Kupferfolie

Beispielsweise stellen Sie ED-Kupfer her, indem Sie Kupfersulfat elektrolytisch auf einer Edelstahltrommel abscheiden, die sich langsam dreht und poliert. Danach erfolgt die Kupfergewinnung in Form einer kontinuierlichen Spule, wobei die Trommelseite eine glattere Oberfläche aufweist. Für RA-Kupferfolien walzen Sie massive Kupferbarren mehrmals durch Walzen. Die Eigenschaften Ihrer verkupferten Leiterplatte hängen von der verwendeten Kupferart ab. Verkupferte Leiterplatten mit ED-Kupfer bieten eine überlegene Leistung bei Anwendungen mit mechanischer Beanspruchung. Andererseits funktionieren verkupferte Leiterplatten mit RA-Kupfer gut bei Anwendungen, die anfällig für thermische Belastungen sind.

Gerollte geglühte Kupferfolie

Beide Folientypen verwenden eine Passivierungstechnik, um eine Schutzschicht auf dem Kupfer zu erzeugen, die ein Anlaufen verhindern kann.

Wie unterscheidet sich das Profil der Kupferarten, die bei der Kupferplattierung von Leiterplatten verwendet werden?

Die Kornstrukturen der Kupferarten bei der Verkupferung von Leiterplatten sind sehr vielfältig. Die Kornstruktur gibt auch Aufschluss über das Oberflächenprofil des Kupfers. Galvanisch abgeschiedene (ED) Kupferfolien, die bei der Verkupferung von Leiterplatten verwendet werden, können grobe, mittlere oder feine Kornstrukturen aufweisen. Eine grobkörnige Struktur bietet die rauesten Oberflächen, während feinkörnige Kupferstrukturen glatte Oberflächen bieten. Diese verschiedenen Kupferoberflächenprofile können Vor- und Nachteile haben. Eine Kupferfolie mit rauem Oberflächenprofil ermöglicht im Vergleich zu einem glatteren Profil eine stärkere Verbindung mit dem dielektrischen Laminat. Die höhere Induktivität des raueren Profils führt jedoch zu einer schlechten Einfügedämpfungsleistung bei großen Phasenschwankungen. Wenn Sie Kupferfolien mit glattem Profil zum Verkupfern von Leiterplatten verwenden, die in Hochfrequenzschaltungen verwendet werden, erzielen Sie eine bessere Ätzdefinition. Sie nutzen kleinere Teile der Leiteroberfläche einer verkupferten Leiterplatte für die Signalübertragung bei höheren Frequenzen. Folglich ist der Einfluss rauerer Oberflächenprofile bei höheren Frequenzen wichtiger. Wenn die Oberflächenrauheit zunimmt, bemerken Sie bei einigen Designs, die dünnere Schaltkreise verwenden, einen Anstieg der Phase oder der effektiven Dielektrizitätskonstante. Wenn Sie die Auswirkungen rauer Oberflächenprofile bei der Leistungsprognose von Schaltkreisen aus bestimmten Materialien ignorieren, können Probleme auftreten.

Was ist der Unterschied zwischen Leiterbahnen und Durchkontaktierungen bei der Kupferplattierung von Leiterplatten?

Kupfer bildet den Großteil der Schaltkreise, die Leiterplattenelemente verbinden, einschließlich Oberflächenleiterbahnen und Bohrlöchern für den Strom, sogenannten Vias. Oberflächenleiterbahnen und Durchkontaktierungen dienen beide dem gleichen Zweck der Stromleitung.

Spuren Finish in Kupferplattierung PCB

Leiterbahnen verbinden Komponenten, während Durchkontaktierungen die Platinenoberflächen mit Innenlagen oder Innenlagen untereinander verbinden. Sie finden jedoch einige wesentliche Unterschiede zwischen den beiden. Beispielsweise sind Oberflächenleiterbahnen in der Regel flach und rechteckig, mit Drehungen zum Navigieren zu den Platinenmerkmalen. Alternativ sind Vias oft kreisförmig und folgen einem geraden Verlauf.

Durchkontaktierungen in Kupferplattierungs-Leiterplatten

Während Sie beide Elemente plattieren können, dient das Plattieren auf Leiterbahnen dem Schutz, während das Plattieren in Durchkontaktierungen der Stromleitung dient.

Was sind die wichtigen Prozessattribute für die Kupferplattierung von Leiterplatten?

Bei der Herstellung von Durchkontaktierungen in verkupferten Leiterplatten verwenden Sie stromloses Plattieren oder Galvanisieren. Das Material, das Sie als Füllmaterial verwenden, ist beim Verkupfern wichtig. Die Wärmeleitfähigkeit nichtleitender Füllungen ist im Vergleich zu leitfähigen Pasten und dem Kupfermaterial selbst viel geringer. Viele Faktoren beeinflussen die Zuverlässigkeit einer verkupferten Leiterplatte. Dazu gehören das Seitenverhältnis der Bohrlöcher, die Wandstärke und sogar die Materialeigenschaften der Platte. Einige wichtige Prozessattribute für die Kupferbeschichtung von Leiterplatten sind:

• Fülltyp, dessen Bestimmung von der Verwendung des Vias abhängig ist.
• Via-Höhe wird durch die Dicke der Platine beeinflusst.
• Der Durchmesser der Durchkontaktierung wird durch den Abstand und Abstand der SMDs bestimmt.
• Das Seitenverhältnis der Platine ergibt sich aus der Division der Platinendicke durch den Durchmesser der Durchkontaktierung.
• Wurfkraft, die die Fähigkeit definiert, Energie gleichmäßig zu verteilen.
• Plattendicke, die die Festigkeit und Haltbarkeit der Platte beeinflusst.

Welche Oberflächenbeschichtungsoptionen können Sie in einer verkupferten Leiterplatte verwenden?

Sie finden die folgenden Beschichtungsoptionen nützlich für Ihre verkupferte Leiterplatte:

Galvanotechnik

Sie legen einen Gleichstrom an, um eine chemische Reaktion auszulösen, die zur Bildung einer Metallschicht über dem Kupfer führt. Auf diese Weise erstellen Sie Leiterbahnen und Durchkontaktierungen aus Zinn, Gold oder Nickel.

Organic

Diese Methode ist zudem umweltfreundlich, da kein Metall-zu-Metall-Kontakt erforderlich ist. Die Haltbarkeit ist jedoch begrenzt und erfordert daher geeignete Lagerbedingungen für Leiterplatten.

Stromlos

Diese Methode benötigt keinen Strom und kann in Kombination mit Eintauchen zum Aufbau einer Metallbarriere genutzt werden. Bei dieser Methode hilft ein Katalysator dabei, einen Kupferstab aufzulösen, woraufhin Sie das Kupfer über die Oberfläche verteilen.

Heißluftlotnivellierung (HASL)

Dabei wird die Platine für diesen Vorgang in heißes Lot getaucht und anschließend mit einem Luftmesser nivelliert. Diese Methode ist die kostengünstigste und hat sich im Laufe der Zeit bewährt.

Eintauchen (Immersion)

Das Eintauchen findet häufig bei Zinn Verwendung, wobei der Verzicht auf Blei einen erheblichen Vorteil darstellt, da es RoHS-konform ist. Dennoch kann es zu Zinnwhiskern kommen, die unschöne Lötbrücken zwischen den Bauteilen verursachen.

Welche Kupferdicke verwenden Sie beim Verkupfern von Leiterplatten?

Die Kupferdicke Ihrer verkupferten Leiterplatte trägt zur Gesamtdicke der Platine bei. Die Menge des geleiteten Stroms bestimmt die Dicke des Kupfers auf Ihrer Leiterplatte. Die Kupferdicke kann zwischen 1.4 mm und 2.8 mm für innenliegende Schichten mit einem Gesamtgewicht von 2–3 Unzen liegen. Sie können die Dicke an Ihre spezifischen Bedürfnisse anpassen. Bedenken Sie bei der Wahl der Dicke, dass dickere Bretter steifer sind als dünne Bretter. Sofern die Anwendung keine Einschränkungen mit sich bringt, ist eine dicke Platte vorzuziehen. Berücksichtigen Sie bei der Wahl der Dicke der Kupferbeschichtung von Leiterplatten die folgenden Variablen:

• Verfügbarer Platz: Verwenden Sie, wo es das Anwendungsgerät zulässt, eine dicke Kupferplattierungsplatte. Begrenzter Platz erfordert ein dünnes Brett.
• Anschlüsse und Komponenten: Steckverbinder und Komponententypen bestimmen die Dicke Ihrer Kupferplattierung.

Große Bauteile mit großer Wärmeableitung erfordern dicke Platinen.

• Flexibilität: Wo Sie Flexibilität wünschen, sind dünne Bretter geeigneter als dicke, obwohl sie bruchanfällig sind.
• Impedanz: Die Anpassung der Platinendicke an die Impedanz ist entscheidend, da sie die dielektrischen Eigenschaften beeinflusst.
• Gewicht: Ein dünneres Brett bricht leicht, verwenden Sie daher ein dickeres Brett.

Können Sie beim Kupferplattieren von Leiterplatten einen Doppelbeschichtungsansatz anwenden?

Ja, du kannst. Die Kupferbeschichtung bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter Leitfähigkeit, Formbarkeit, Gleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und antimikrobielle Eigenschaften. Die Kompatibilität von Kupfer mit anderen Galvanisierungs- und Beschichtungsprozessen ermöglicht den Einsatz als Teil eines dualen Systems. Eine verkupferte Leiterplattenoberfläche kann bei Verwendung eines dualen Ansatzes von den Eigenschaften zweier unterschiedlicher Beschichtungssysteme profitieren. Sie können auch mehr darüber erfahren PCB-Randbeschichtung. Für alle Ihre verkupferten Leiterplatten, Kontaktieren Sie jetzt Venture Electronics.