Wir werden oft nach der Flexibilität gefragt. Wozu sonst bräuchte man ein flexibles Board?
„Wird die Flexplatine reißen, wenn ED-Kupfer darauf verwendet wird?“
In diesem Artikel untersuchen wir zwei verschiedene Materialien (galvanisch abgeschieden und gewalzt und geglüht) und beobachten deren Einfluss auf die Lebensdauer der Schaltung. Obwohl die Flex-Industrie diese wichtigen Erkenntnisse gut kennt, erreichen wir den Leiterplattenentwickler nicht.
Betrachten wir diese beiden Folientypen kurz. Hier ist die Querschnittsbeobachtung von RA-Kupfer und ED-Kupfer:
Die Flexibilität des Kupfers hängt von mehreren Faktoren ab. Je dünner das Kupfer, desto flexibler ist natürlich die Platine. Neben der Dicke (bzw. Dünnheit) beeinflusst auch die Kupferkörnung die Flexibilität. Es gibt zwei gängige Kupferarten, die im Leiterplatten- und Flexschaltungsmarkt verwendet werden: ED und RA, wie bereits erwähnt.
Rollgeglühte Kupferfolie (RA-Kupfer)
Rolled Annealed (RA) Copper wird seit Jahrzehnten in großem Umfang in der Herstellung von flexiblen Schaltkreisen und starrflexiblen Leiterplatten verwendet.
Die Kornstruktur und die glatte Oberfläche eignen sich ideal für dynamische, flexible Schaltungsanwendungen. Ein weiterer interessanter Bereich für gewalzte Kupfertypen liegt im Bereich der Hochfrequenzsignale und -anwendungen.
Es ist erwiesen, dass die Rauheit der Kupferoberfläche den Einfügungsverlust bei hohen Frequenzen beeinflussen kann und dass eine glattere Kupferoberfläche von Vorteil ist.
Durch Elektrolyse abgeschiedene Kupferfolie (ED-Kupfer)
Bei ED-Kupfer gibt es eine große Vielfalt an Folien hinsichtlich Oberflächenrauheit, Behandlungen, Kornstruktur usw. ED-Kupfer weist im Allgemeinen eine vertikale Kornstruktur auf. Standard-ED-Kupfer weist im Vergleich zu gerolltem, geglühtem (RA) Kupfer typischerweise eine relativ hohe Profilierung oder raue Oberfläche auf. ED-Kupfer neigt zu mangelnder Flexibilität und bietet keine gute Signalintegrität.
EA-Kupfer ist für kleine Leitungen ungeeignet und weist eine schlechte Biegefestigkeit auf, sodass für flexible Leiterplatten RA-Kupfer verwendet wird.
Es besteht jedoch kein Grund, ED-Kupfer in dynamischen Anwendungen zu fürchten.
Es besteht jedoch kein Grund, ED-Kupfer in dynamischen Anwendungen zu befürchten. Im Gegenteil, es ist die bevorzugte Wahl für dünne, leichte Verbraucheranwendungen mit hohen Taktraten. Einziger Punkt ist die sorgfältige Kontrolle der Bereiche, in denen wir die additive Beschichtung für den PTH-Prozess einsetzen. RA-Folie ist die einzige verfügbare Option für schwerere Kupfergewichte (über 1 oz.), bei denen höhere Stromstärken und dynamische Biegung erforderlich sind.
Um die Vor- und Nachteile dieser beiden Materialien zu verstehen, ist es wichtig, die Kosten- und Leistungsvorteile dieser beiden Kupferfolientypen zu kennen und – ebenso wichtig – die kommerziell verfügbaren Produkte zu kennen. Ein Designer muss nicht nur berücksichtigen, was funktioniert, sondern auch, ob es zu einem Preis beschafft werden kann, der das Endprodukt preislich nicht vom Markt verdrängt.
Veröffentlichungszeit: 22. Mai 2022