PCB-Kupferfolie ist eines der kritischsten Materialien in der Herstellungsprozess von Leiterplatten (PCB). Sie dient als leitfähige Schicht, die die Schaltkreise bildet und den Fluss elektrischer Signale über die gesamte Leiterplatte ermöglicht. Ob bei der Entwicklung von Hochfrequenz-HF, Leistungselektronik oder anderen Verbrauchergeräten – die Wahl der Kupferfolie beeinflusst die Leistung, Zuverlässigkeit und Kostenwettbewerbsfähigkeit von Leiterplatten maßgeblich. Dieser Leitfaden hilft Ihnen, die Kupferfolie in Leiterplatten umfassend zu verstehen, einschließlich der gängigen Typen, Dicken, Eigenschaften und Empfehlungen zur Auswahl der richtigen Folie für Ihre Leiterplattenprojekte.
Was ist PCB-Kupferfolie?
PCB-Kupferfolie ist eine dünne Kupferschicht, die mit dem Substrat der Leiterplatte um den leitfähigen Pfad zu bilden. Um den individuellen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden, sind diese Kupferfolien in unterschiedlichen Stärken erhältlich. Kupferfolie hat zwei Hauptfunktionen: Sie sorgt für elektrische Leitfähigkeit und gewährleistet so eine effiziente Signalübertragung mit minimalen Verlusten. Darüber hinaus dient sie als mechanischer Träger für Leiterplatten mit hoher Haltbarkeit und Stabilität, sodass diese auch unter rauen Umgebungsbedingungen einwandfrei funktionieren.
Arten von PCB-Kupferfolie
Für die Herstellung von Leiterplatten werden im Allgemeinen zwei Arten von Kupferfolie verwendet: galvanisch abgeschiedene (ED) und gewalzt geglühte (RA):
Galvanisch abgeschiedene (ED) Kupferfolie
Galvanisch abgeschiedene Kupferfolie wird durch galvanisches Aufbringen von Kupfer auf eine rotierende Trommel hergestellt. Anschließend wird die Folie abgezogen und behandelt, um ihre Verbindung mit dem Substrat zu verbessern. ED-Kupfer bietet eine matte Oberfläche auf der Verbindungsseite und eine glatte Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite. Dieser Folientyp ist bekannt für seine hohe Reinheit und Leitfähigkeit und eignet sich daher ideal für die Herstellung von Standard-Leiterplatten in elektronischen Geräten. Ein weiterer Vorteil ist die dünne Formbarkeit; sie kann in einem extrem dünnen Format von 6 µm hergestellt werden und wird daher üblicherweise für Feinleiterbahnen und hochdichte Verbindungsplatten verwendet, bei denen eine präzise Leiterbahndefinition entscheidend ist.
Gewalzte, geglühte (RA) Kupferfolie
Rolled Annealed (RA) Kupfer wird durch Walzen und Glühen eines Kupferbarrens zu dünnen Blechen hergestellt. Durch dieses Herstellungsverfahren ist die Oberfläche auf beiden Seiten der Folie gleichmäßig glatt und glänzend. RA-Kupferfolie wird aufgrund ihrer überlegenen Flexibilität und Duktilität häufig für die Herstellung flexibler Leiterplatten verwendet. Darüber hinaus weist sie eine sehr geringe Oberflächenrauheit auf, die Signalverluste reduziert und sie zur bevorzugten Wahl für Hochfrequenzanwendungen macht. Im Vergleich zu ED-Kupferfolie weist RA-Kupferfolie zudem einen höheren Wärmewiderstand auf.
RA-Kupfer vs. ED-Kupfer: Wichtige Unterschiede aufgelistet
In der folgenden Tabelle werden die wichtigsten Eigenschaften von gewalzt geglühten (RA) und galvanisch abgeschiedenen (ED) Kupferfolien verglichen:
| Charakteristisch | RA Kupfer | ED-Kupfer |
| Aussehen | Gelblich | Rot |
| Oberflächenrauheit | Beide Seiten des Kupfers sind glatt | Eine Seite ist rau und die andere Seite ist glatt |
| Biegefestigkeit | Hoch | Niedrig |
| Radierung | Besondere Behandlung erforderlich | Leicht mit Standardmethoden zu ätzen |
| Anwendungsbereiche | Hochfrequenz- und flexible Schaltungsanwendungen | Standard-Leiterplattenfertigung, Unterhaltungselektronik |
| Preis | Generell teurer | Preisgünstig |
Dicke der PCB-Kupferfolie und ihre Rolle im PCB-Design
Die Dicke der Kupferfolie ist ein grundlegender Parameter für das PCB-Design, da sie sowohl die elektrische Leistung als auch die Signalintegrität auf Leiterplatten bestimmt. Die Standardeinheit für die Messung der Kupferfoliendicke ist Unzen (oz). Zu den gängigen Kupferfoliendicken in der PCB-Herstellung gehören:
0.5 oz (18 µm): Ideal für Fine-Pitch-Designs und HDI-Boards.
1 oz (35 µm): Standard für die meisten Allzweck-Leiterplatten.
2 oz (70 µm): Wird für Leistungselektronik verwendet, um höhere Strombelastungen zu bewältigen.
Die Wahl der Kupferfoliendicke erfordert die Bewertung des Leiterbahnabstands, der Wärmeableitungsanforderungen und der Strombelastbarkeit des Schaltkreises. Zu dünne Kupferfolien können zu Impedanzfehlanpassungen und Spannungsabfall führen. Zu dicke Kupferfolienmaterialien führen zu einer komplizierten und teuren Produktion beim Ätzen von Leiterbahnen und Durchkontaktierungen.
Weitere Eigenschaften von PCB-Kupferfolie
Chemische Eigenschaften: Die Kupferfolie weist eine gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf und verlängert so ihre Lebensdauer. Das Material bildet zudem starke molekulare Bindungen zum Trägermaterial und bildet so langlebige Mehrschichtstrukturen.
Physikalische Eigenschaften: Kupferfolie in Leiterplatten ist sehr formbar und dehnbar und lässt sich daher leicht formen. Sie hat außerdem einen hohen Schmelzpunkt und ist daher ideal für Anwendungen, die hohen Temperaturen standhalten müssen.
Elektrische Eigenschaften: Die Kupferfolie hat einen geringen Widerstand, eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Dielektrizitätskonstante und Verlustfaktor. Daher kann es Wärme ableiten und Strom effizient übertragen und gleichzeitig den Signalverlust reduzieren.
Wie wählt man die richtige Kupferfolie für Leiterplatten aus?
Bei der Auswahl der richtigen Kupferfolie müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter:
Dicke: Die Dicke der Kupferfolie beeinflusst maßgeblich ihre Leitfähigkeit und die Stromtragfähigkeit. Dickere Folie bietet eine bessere Leitfähigkeit und kann mehr Strom transportieren, ist aber schwieriger zu verarbeiten und kann die Leiterplatte schwerer machen.
Breite: Die Breite der PCB-Kupferfolie wird bestimmt durch die Leiterplattengröße, die Breite der zu bildenden Leiterbahnen. Stellen Sie sicher, dass die gewählte Breite den erforderlichen Strom leitet, ohne dass es zu einer Überätzung kommt.
Dichte: Die Dichte der Kupferfolie ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, da sie die mechanische Festigkeit und Flexibilität der Leiterplatte beeinflusst. Dichtere Kupferfolie ist stabiler, erschwert aber auch die Herstellung.
Reinheit: Der Reinheitsgrad der Kupferfolie kann die elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit beeinflussen. Je höher die Reinheit, desto besser die Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Rauheit der Kupferfolie: Die Oberflächenrauheit der Kupferfolie bestimmt ihre Bindungsqualität an Substrate sowie ihre Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Druck und Temperaturänderungen.
Fazit
Die Kenntnis der verschiedenen Eigenschaften und Typen von PCB-Kupferfolien hilft Ingenieuren und Designern, fundierte Entscheidungen für ihre Leiterplattenprojekte zu treffen. Die Wahl des richtigen Kupferfolientyps wirkt sich direkt auf den Erfolg der Leiterplattenherstellung und die Produktlebensdauer aus. Für jede Anwendung, von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen über Leistungselektronik bis hin zu flexiblen Leiterplatten, werden unterschiedliche Kupferfolieneigenschaften benötigt. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Option für Ihr Design am besten geeignet ist, wenden Sie sich an Ihren Materiallieferanten oder kontaktieren Sie uns direkt für eine fachkundige Beratung.
