PCBs con Capa de Cobre Explicados: El Papel del Laminado Cobrizo (CCL) en la Electrónica Moderna

Existe una demanda creciente de componentes electrónicos delgados y ultraligeros. Esto impulsa a los fabricantes a buscar placas de circuito con sustratos que tengan propiedades eficientes de disipación de calor. Aquí es donde entra en juego el PCB con capa de cobre.

Consulta esta guía sobre laminado cobrizo para más detalles.

¿Qué es un PCB con Capa de Cobre?

Figura 1: PCB con capa de cobre y componentes

Es un material base de sustrato PCB, el más utilizado en la fabricación de placas de circuito. Algunos lo llaman principalmente CCL de base metálica.

En principio, consta de una lámina de cobre preimpregnada con resina y fibra de vidrio electrónica. Luego, el laminado resultante se lamina a ambos lados de un material de refuerzo formando una capa protectora.

Tipos de Laminado Cobrizo (CCL)

Figura 2: PCB sin componentes

Existen diferentes tipos de laminados cobrizos, principalmente según el modo de clasificación:

Clasificación por Rigidez Mecánica

Principalmente incluye:

El CCL rígido incluye laminados como FR-4 y CEM-1, base de PCBs rígidos. Los CCL flexibles sirven para PCBs flexibles. La combinación de ambos se usa en PCBs rígido-flexibles.

Clasificación por Material Aislante y Estructuras

Bajo esta categoría:

Clasificación por Espesor del CCL

Incluye:

Un CCL estándar mide aproximadamente 0.5 mm de espesor, mientras que un CCL delgado puede ser menor a 0.5 mm.

Nota: durante el cálculo del contenido de resina, se debe excluir el espesor de la lámina de cobre.

Clasificación por Tipos de Material de Refuerzo

La categoría incluye:

• CCL base tela de fibra de vidrio, ej. laminado epoxi reforzado con vidrio FR-4 y FR-5.
• CCL base papel, ej. XPC.
• CCL base material especial, ej. CCL base cerámica y CCL base metal.
• CCL compuesto como CEM-1 y CEM-3.

Clasificación por Resina Aislante Aplicada

Tipos bajo esta clasificación:

Clasificación por Rendimiento

Laminados en esta clase:

• CCL alta resistencia al calor
• CCL rendimiento general
• CCL bajo CTE (Coeficiente de Expansión Térmica)
• CCL baja constante dieléctrica

Materiales del Laminado Cobrizo (CCL)

Figura 3: Placa de circuito impreso con componentes

Dos materiales principales:

Lámina de Cobre

Es un material electrolítico catódico que corre como capa continua en la base del PCB en una placa cobriza. Se une fácilmente a una capa aislante, siendo útil para crear una capa protectora impresa.

La lámina de cobre forma un patrón de placa tras la corrosión.

En rendimiento, tres grupos principales:

• Lámina de cobre estándar útil en PCBs base papel y FR4.
• HTE esencial en PCBs multicapa para resolver el problema de anillo posterior.
• Lámina de cobre de bajo perfil (LP) también valiosa para PCBs multicapa.

Prepreg

Figura 4: PCB electrónico de alta tecnología con procesador y microchips

Es principalmente fibra de vidrio con impregnación de resina. Durante la fabricación, la resina pasa por un pre-secado sin endurecer, manteniendo sus propiedades de flujo.

Existen diferentes prepregs según espesor, que determina resistencia eléctrica, rendimiento eléctrico y químico del PCB. Tres tipos principales:

• Resina Estándar
• Resina Media
• Resina Alta

También se clasifica por estándares:

Clasificación por Resina Aplicada y Rendimiento

Bajo resinas: resina politetrafluoroetileno, epoxi, poliamida, fenólica y bismaleimida triazina.

Clasificación por Tela de Fibra de Vidrio

Consideraciones: resistencia al calor y fuego, capacidad de aislamiento, intensidad.

Nueva Tendencia del CCL

Figura 5: Placa de circuito impreso (PCB) sin componentes

La directiva RoHS exige que todos los CCL cumplan altos estándares como mayor resistencia al calor y fiabilidad. Resultan dos tipos de CCL:

CCL Libre de Halógenos

Contenido de cloro y flúor bajo 900 ppm, halógenos totales bajo 1500 ppm. Mejor rendimiento térmico y estabilidad dimensional que FR-4 ordinario.

El FR-4 típico tiene mejor resistencia al pelado y flexión.

CCL Libre de Plomo

Algunos PCBs cobrizos carecen de soldadura libre de plomo en montaje superficial, usando resina epoxi bromada. RoHS prohíbe PBB y PBDE. Los CCL libres de plomo son tipos contemporáneos.

En lugar del sistema de curado DICY común en FR-4, el CCL libre de plomo usa sistema de curado PN.

Conclusión:

El PCB con capa de cobre es popular por su eficiente disipación de calor y resistencia al estrés térmico. Se ubica entre los mejores PCBs en versatilidad y eficiencia. Para preguntas, estamos a su alcance.