Dlaczego folia miedziana jest używana w produkcji płytek PCB?

Płytki drukowane są niezbędnymi elementami większości urządzeń elektrycznych. Dzisiejsze płytki PCB mają kilka warstw: podłoże, ścieżki, maskę lutowniczą i sitodruk. Jednym z najważniejszych materiałów na płytce drukowanej jest miedź i istnieje kilka powodów, dla których stosuje się miedź zamiast innych stopów, takich jak aluminium czy cyna.

Z czego wykonane są PCB?

Według firmy zajmującej się montażem płytek PCB, płytki PCB są wykonane z substancji zwanej podłożem, która jest wykonana z włókna szklanego wzmocnionego żywicą epoksydową. Nad podłożem znajduje się warstwa folii miedzianej, którą można przykleić obustronnie lub tylko jedną. Po wykonaniu podłoża producenci umieszczają na nim komponenty. Używają maski lutowniczej i sitodruku wraz z rezystorami, kondensatorami, tranzystorami, diodami, chipami obwodów i innymi wysoce wyspecjalizowanymi komponentami.

Dlaczego folia miedziana jest stosowana w PCB?

Producenci płytek PCB stosują miedź, ponieważ ma ona doskonałą przewodność elektryczną i cieplną. Gdy prąd elektryczny przepływa wraz z płytką drukowaną, miedź zapobiega uszkodzeniu i naprężeniu reszty płytki drukowanej przez ciepło. W przypadku innych stopów – takich jak aluminium lub cyna – płytka drukowana może nagrzewać się nierównomiernie i nie działać prawidłowo.

Miedź jest preferowanym stopem, ponieważ może przesyłać sygnały elektryczne po całym obwodzie bez żadnych problemów z utratą lub spowolnieniem energii elektrycznej. Efektywność wymiany ciepła pozwala producentom na instalowanie klasycznych radiatorów na powierzchni. Miedź sama w sobie jest wydajna, ponieważ uncja miedzi może pokryć stopę kwadratową podłoża PCB przy grubości 1,4 tysięcznej cala lub 35 mikrometrów.

Miedź jest wysoce przewodząca, ponieważ zawiera wolny elektron, który może przemieszczać się z jednego atomu do drugiego bez spowalniania. Ponieważ przy tak niewiarygodnie cienkiej warstwie pozostaje tak samo wydajna, jak przy grubszych warstwach, odrobina miedzi bardzo się przyda.

Miedź i inne metale szlachetne stosowane w PCB
Większość ludzi uznaje PCB za ekologiczne. Ale zwykle mają trzy kolory na zewnętrznej warstwie: złoty, srebrny i czerwony. Mają także czystą miedź wewnątrz i na zewnątrz PCB. Pozostałe metale na płytce drukowanej są widoczne w różnych kolorach. Warstwa złota jest najdroższa, warstwa srebrna jest drugą co do wielkości, a warstwa czerwona jest najtańszą.

Stosowanie złota immersyjnego w PCB
miedź na płytce drukowanej

Pozłacana warstwa służy do odłamków złączy i podkładek komponentów. Zanurzeniowa warstwa złota ma na celu zapobieganie przemieszczaniu się atomów powierzchniowych. Warstwa ta nie tylko ma złoty kolor, ale jest wykonana z prawdziwego złota. Złoto jest niewiarygodnie cienkie, ale wystarczające, aby przedłużyć żywotność elementów wymagających lutowania. Złoto zapobiega korozji części lutowniczych w miarę upływu czasu.

Stosowanie srebra immersyjnego w PCB
Srebro to kolejny metal stosowany w produkcji płytek PCB. Jest znacznie tańszy niż zanurzenie w złocie. Zamiast zanurzania w złocie można zastosować zanurzenie w srebrze, ponieważ pomaga ono również w zapewnieniu łączności i zmniejsza całkowity koszt płytki. Zanurzenie w srebrze jest często stosowane w płytkach PCB używanych w samochodach i komputerowych urządzeniach peryferyjnych.

Laminat platerowany miedzią na PCB
Zamiast stosowania zanurzenia, miedź jest stosowana w postaci platerowanej. Jest to czerwona warstwa PCB i jest to najczęściej używany metal. Płytka drukowana jest wykonana z miedzi jako metalu nieszlachetnego i konieczne jest zapewnienie połączenia obwodów i skutecznej komunikacji między nimi.

W jaki sposób stosuje się folię miedzianą w PCB?

Miedź ma kilka zastosowań w płytkach PCB, od laminatu pokrytego miedzią po ścieżki. Miedź jest niezbędna do prawidłowego działania płytek PCB.

Co to jest śledzenie PCB?
Wygląda na to, że ślad PCB jest ścieżką, którą ma podążać obwód. Ślad obejmuje sieć miedzianą, okablowanie i izolację, a także bezpieczniki i komponenty użyte na płytce.

Najprostszym sposobem zrozumienia śladu jest wyobrażenie sobie go jako drogi lub mostu. Aby pomieścić pojazdy, tor musi być wystarczająco szeroki, aby pomieścić co najmniej dwa z nich. Musi być na tyle gruby, aby nie zapadł się pod naciskiem. Muszą być także wykonane z materiałów, które wytrzymają ciężar poruszających się po nich pojazdów. Jednak ślady robią to wszystko w znacznie mniejszym stopniu, aby przenosić energię elektryczną, a nie samochody.

Składniki śledzenia PCB
Na ślad PCB składa się kilka elementów. Mają różne zadania, które muszą wykonać, aby zarząd mógł właściwie wykonywać swoje zadania. Aby ścieżki mogły wykonywać swoją pracę, należy użyć miedzi, a bez PCB nie mielibyśmy żadnych urządzeń elektrycznych. Wyobraź sobie świat bez smartfonów, laptopów, ekspresów do kawy i samochodów. To właśnie mielibyśmy, gdyby w PCB nie stosowano miedzi.

Grubość ścieżki PCB
Projekt PCB zależy od grubości płytki. Grubość wpłynie na równowagę i sprawi, że komponenty będą połączone.

Szerokość ścieżki PCB
Ważna jest także szerokość śladu. Nie ma to wpływu na równowagę ani mocowanie komponentów, ale utrzymuje przepływ prądu bez przegrzania lub uszkodzenia płytki.

Prąd śledzenia PCB
Prąd śledzenia PCB jest niezbędny, ponieważ to właśnie on wykorzystuje płytkę do przesyłania prądu przez komponenty i przewody. Miedź pomaga w tym, a wolny elektron na każdym atomie powoduje płynny przepływ prądu po płytce.

Dlaczego folia miedziana jest na płytkach drukowanych?

Proces wytwarzania PCB
Proces tworzenia PCB jest taki sam. Niektóre firmy robią to szybciej niż inne, ale wszystkie stosują stosunkowo te same procesy i materiały. Oto kroki:

Zrób podkład z włókna szklanego i żywic
Połóż warstwy miedzi na fundamencie
Zidentyfikuj i ustaw wzory miedzi
Umyj deskę w kąpieli
Dodaj maskę lutowniczą, aby chronić płytkę PCB
Przymocuj sitodruk na płytce drukowanej
Umieść i przylutuj rezystory, układy scalone, kondensatory i inne elementy
Przetestuj płytkę drukowaną

Aby prawidłowo funkcjonować, płytki PCB muszą posiadać wysoce wyspecjalizowane komponenty. Jednym z najważniejszych elementów PCB jest miedź. Stop ten jest niezbędny do przewodzenia prądu w urządzeniach, w których zostaną umieszczone płytki PCB. Bez miedzi urządzenia nie będą działać, ponieważ prąd nie będzie miał stopu, przez który mógłby przejść.