PCB 製造中的銅箔基板(CCL)完整指南
1 分鐘
在印刷電路板(PCB)製造領域中,銅箔基板(CCL)是所有設計的基礎。不論是組裝簡單的單層板,還是複雜的高速多層系統,了解 CCL 都是不可或缺的。本文將全面介紹 CCL 是什麼、有哪些類型、關鍵特性,以及它們如何影響 PCB 的性能與可靠性。
1. 什麼是銅箔基板(CCL)?
銅箔基板(CCL)是一種複合材料,將銅箔壓合在非導電基材的一側或兩側(通常為玻璃纖維強化環氧樹脂、聚醯亞胺或其他介電材料)。它作為PCB 製造的「空白畫布」,同時提供機械支撐與電子電路所需的導電路徑。
在 PCB 製程中,不需要的銅會被蝕刻掉,留下導線、焊墊與接地平面,依照電路設計連接電子元件。
2. CCL 的基本結構
典型的 CCL 由以下層次組成:
⦁ 銅箔:提供導電層。
⦁ 膠層(部分類型):將銅箔黏合至基材。
⦁ 介電基材:提供電氣絕緣與機械穩定性。
在高頻或軟板應用的無膠 CCL 中,銅箔直接壓合於基材,無膠層,以提升訊號完整性。
銅箔基板的類型
CCL 可依基材材料、熱性能與機械特性等因素分類,如下:
3. 什麼是銅箔基板?
銅箔基板(CCL)是 PCB 的一種基材,以玻璃纖維或木漿紙為補強材料,經樹脂含浸後,在一面或兩面覆上銅箔並熱壓成型。
它是 Copper Clad Laminate 的縮寫。
CCL 由銅箔與樹脂含浸玻璃纖維布壓合而成,經後續加工即成為印刷線路板上的電子電路。
AGC 開發並生產全系列射頻與數位材料,包含熱固與熱塑性銅箔基板及預浸膠片/接合膜基材,提供高可靠性及優異的熱、機械與電氣性能。熱塑性材料專為關鍵射頻/微波元件、天線、功率放大器與組件設計。優異的機械與電氣性能使PTFE 樹脂系統成為最低損耗、高頻應用的首選。熱固材料則用於核心路由器、高速交換器、超級電腦、下一代無線通訊,以及對低訊號衰減、高可靠性與高資料傳輸速率有嚴格要求的應用。
銅箔基板(CCL)是將電子級玻璃纖維布或其他補強材料含浸樹脂,外覆單面或雙面銅箔,經熱壓而成的板狀材料,簡稱覆銅板。
各種不同形式與功能的印刷電路板,都是在覆銅板上選擇性加工、蝕刻、鑽孔與鍍銅而成。印刷電路板主要負責互連、絕緣與支撐,對電路訊號的傳輸速度、能量損耗與特性阻抗影響極大。因此,PCB 的性能、品質、加工性、製造水準、製造成本,以及長期可靠性與穩定性,很大程度上取決於銅箔基板。
4. 優秀 CCL 的關鍵條件
CCL 只有在以下性能要求達標時,才能表現優異:
外觀:製程中若出現凹痕、刮傷、樹脂點、皺褶、針孔、氣泡等缺陷,將導致 CCL 與 PCB 性能下降。因此優秀 CCL 必須表面平整光滑。
尺寸:由於 CCL 是 PCB 的基材,其長度、寬度、對角線偏差與翹曲度都必須符合對應 PCB 的尺寸要求。
電氣性能:PCB 的核心任務即電氣功能,任何影響電性的參數都需嚴格設計,包括介電常數(Dk)、介電損耗因子(Df)、體積電阻、表面電阻、絕緣電阻、耐電弧、介電擊穿電壓、電氣強度、相比漏電起痕指數(CTI)等。
5. 銅箔基板的製造流程
銅箔基板(CCL)的製造流程通常包含以下步驟:
絕緣材料準備:依需求尺寸準備玻璃纖維布等絕緣材料,如FR-4。
含浸:將絕緣材料含浸於樹脂溶液(如環氧樹脂),去除多餘樹脂後得到均勻含浸的膠片。
烘乾與預固化:含浸後烘乾並部分固化(B-stage),使其具剛性 yet 在加熱加壓下仍可黏合。
與銅箔壓合:在高溫高壓下將銅箔壓合於基材單面或雙面,熱能進一步固化樹脂並與銅箔牢固結合成單一結構。
冷卻與整理:壓合後冷卻,修剪多餘邊料,進行外觀檢查與厚度量測等品質檢驗。
裁切:最終依市場需求將大板裁切成所需尺寸。
6. CCL 的製造流程
銅箔基板的製造通常包含以下步驟:
⦁ 樹脂調配:混合並處理環氧、聚醯亞胺或 PTFE 樹脂。
⦁ 基材含浸:將玻璃纖維布或其他材料含浸樹脂。
⦁ 疊合:將含浸後的基材疊合,並於單面或雙面放置銅箔。
⦁ 熱壓:於高溫高壓下固化樹脂並使銅箔牢固結合。
⦁ 冷卻與裁切:冷卻後依需求裁切成板料尺寸。
⦁ 表面處理:進行防氧化等最終處理,保護銅面。
7. CCL 常用標準
⦁ IPC-4101:剛性與多層 PCB 基材規範。
⦁ IPC-4204:軟性 CCL 材料規範。
⦁ UL 94:材料阻燃等級。
⦁ RoHS/REACH 合規:環保與安全法規。
製造商與設計者必須確保 CCL 符合上述標準,以保證可靠性、安全性與環保要求。
8. 如何為您的 PCB 選擇合適的 CCL
選擇合適的 CCL 需考量以下因素:
⦁ 工作頻率:頻率越高,越需低 Dk 與低 Df 材料。
⦁ 熱管理需求:電源或 LED 應用可選金屬基 CCL。
⦁ 軟性需求:軟板與軟硬結合板需使用軟性 CCL。
⦁ 環境條件:高濕、化學腐蝕或極端溫度需選用高耐受材料。
選擇 CCL 時,必須在成本、性能與加工需求之間取得平衡。JLCPCB 提供多樣可靠的板材與專業 PCB 製造服務,協助您為專案做出最佳選擇。
結語
銅箔基板(CCL)是現代電子產品無聲卻關鍵的基石。其選擇深刻影響 PCB 的電氣、機械與熱性能。隨著裝置日益小型、高速與高功率,CCL 材料的創新持續推動 PCB 技術的極限。不論您設計的是簡單的消費性產品,還是精密的通訊設備,深入了解 CCL 都能為成功奠定堅實基礎。
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