Przemysł materiałów PCB poświęcił znaczną ilość czasu na opracowanie materiałów zapewniających możliwie najniższą utratę sygnału. W przypadku projektów o dużej prędkości i wysokiej częstotliwości straty ograniczają odległość propagacji sygnału i zniekształcają sygnały, a także powodują odchylenie impedancji, które można zobaczyć w pomiarach TDR. Ponieważ projektujemy dowolną płytkę drukowaną i opracowujemy obwody działające przy wyższych częstotliwościach, kuszące może być wybranie możliwie najgładszej miedzi we wszystkich tworzonych projektach.

Chociaż prawdą jest, że chropowatość miedzi powoduje dodatkowe odchylenia i straty impedancji, jak gładka powinna być w rzeczywistości folia miedziana? Czy istnieją proste metody, które można zastosować w celu przezwyciężenia strat bez konieczności wybierania ultragładkiej miedzi do każdego projektu? Przyjrzymy się tym punktom w tym artykule, a także temu, czego możesz szukać, jeśli zaczniesz kupować materiały do ​​układania płytek PCB.

RodzajeFolia miedziana PCB

Zwykle, gdy mówimy o miedzi na materiałach PCB, nie mówimy o konkretnym rodzaju miedzi, mówimy jedynie o jej chropowatości. Różne metody osadzania miedzi pozwalają uzyskać powłoki o różnych wartościach chropowatości, które można wyraźnie rozróżnić na obrazie ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Jeśli zamierzasz pracować na wysokich częstotliwościach (zwykle 5 GHz WiFi lub więcej) lub przy dużych prędkościach, zwróć uwagę na rodzaj miedzi określony w arkuszu danych materiału.

Upewnij się także, że rozumiesz znaczenie wartości Dk w arkuszu danych. Obejrzyj dyskusję podcastu z Johnem Coonrodem z Rogers, aby dowiedzieć się więcej o specyfikacjach Dk. Mając to na uwadze, przyjrzyjmy się różnym typom folii miedzianej PCB.

Elektroosadzane

W tym procesie bęben jest obracany przez roztwór elektrolitu, a reakcja osadzania elektrolitycznego służy do „wyrastania” folii miedzianej na bębnie. Gdy bęben się obraca, powstałą folię miedzianą powoli nawija się na wałek, tworząc ciągły arkusz miedzi, który można później nawinąć na laminat. Strona bębna miedzi będzie zasadniczo odpowiadać chropowatości bębna, podczas gdy strona odsłonięta będzie znacznie bardziej szorstka.

Elektrodepozytowana folia miedziana PCB

Produkcja miedzi metodą osadzania elektrolitycznego.
Aby można było zastosować je w standardowym procesie produkcji płytek PCB, szorstka strona miedzi zostanie najpierw połączona z dielektrykiem z żywicy szklanej. Pozostała odsłonięta miedź (od strony bębna) będzie musiała zostać celowo zszorstkowana chemicznie (np. za pomocą trawienia plazmowego), zanim będzie można ją zastosować w standardowym procesie laminowania platerowanego miedzią. Zapewni to możliwość połączenia go z następną warstwą w stosie PCB.

Miedź elektrolitycznie obrobiona powierzchniowo

Nie znam najlepszego terminu, który obejmowałby wszystkie rodzaje obróbki powierzchnifolie miedziane, stąd powyższy nagłówek. Te materiały miedziane są najbardziej znane jako folie poddane obróbce odwrotnej, chociaż dostępne są dwie inne odmiany (patrz poniżej).

Folie poddane obróbce odwrotnej wykorzystują obróbkę powierzchniową, która jest nakładana na gładką stronę (stronę bębna) galwanizowanej blachy miedzianej. Warstwa uszlachetniająca to po prostu cienka powłoka, która celowo szorstkuje miedź, dzięki czemu będzie miała większą przyczepność do materiału dielektrycznego. Obróbki te działają również jako bariera utleniająca, która zapobiega korozji. Kiedy ta miedź jest używana do tworzenia paneli laminowanych, obrobiona strona jest połączona z dielektrykiem, a pozostała szorstka strona pozostaje odsłonięta. Odsłonięta strona nie będzie wymagała dodatkowego szorstkowania przed trawieniem; będzie już miał wystarczającą siłę, aby związać się z następną warstwą w stosie PCB.

Trzy odmiany folii miedzianej poddanej odwrotnej obróbce obejmują:

Folia miedziana wydłużana w wysokiej temperaturze (HTE): Jest to folia miedziana osadzana elektrolitycznie, zgodna ze specyfikacjami IPC-4562 stopień 3. Odsłonięta powierzchnia jest również zabezpieczona barierą antyoksydacyjną, aby zapobiec korozji podczas przechowywania.
Folia podwójnie obrobiona: W tej folii miedzianej obróbka jest stosowana po obu stronach folii. Materiał ten jest czasami nazywany folią obrabianą od strony bębna.
Miedź rezystancyjna: Zwykle nie jest klasyfikowana jako miedź obrobiona powierzchniowo. W tej folii miedzianej zastosowano powłokę metaliczną na matowej stronie miedzi, która następnie jest szorstczona do pożądanego poziomu.
Zastosowanie obróbki powierzchniowej w przypadku tych materiałów miedzianych jest proste: folia jest walcowana w dodatkowych kąpielach elektrolitycznych, podczas których nakładana jest wtórna powłoka miedziowa, następnie nakładana jest barierowa warstwa początkowa, a na koniec warstwa folii zapobiegającej nalotowi.

Folia miedziana PCB

Procesy obróbki powierzchni folii miedzianych. [Źródło: Pytel, Steven G. i in. „Analiza obróbki miedzi i wpływu na propagację sygnału”. W 2008 r. 58. Konferencja dotycząca podzespołów i technologii elektronicznych, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Dzięki tym procesom otrzymujesz materiał, który można łatwo wykorzystać w standardowym procesie produkcji płyt przy minimalnej dodatkowej obróbce.

Miedź wyżarzana walcowo

Folie miedziane wyżarzane walcowo przechodzą zwój folii miedzianej przez parę rolek, które walcują na zimno blachę miedzianą do żądanej grubości. Chropowatość powstałego arkusza folii będzie się różnić w zależności od parametrów walcowania (prędkość, ciśnienie itp.).

Powstały arkusz może być bardzo gładki, a na powierzchni walcowanej i wyżarzanej blachy miedzianej widoczne są prążki. Poniższe zdjęcia przedstawiają porównanie folii miedzianej osadzanej elektrolitycznie z folią wyżarzaną walcowo.

Porównanie folii miedzianej PCB

Porównanie folii elektroosadzanych i folii wyżarzanych walcowo.
Miedź niskoprofilowa
Niekoniecznie jest to rodzaj folii miedzianej, którą można wytworzyć w alternatywnym procesie. Miedź niskoprofilowa to miedź osadzana elektrolitycznie, która jest poddawana obróbce i modyfikowana w procesie mikroszorstkowania w celu zapewnienia bardzo niskiej średniej chropowatości z wystarczającą chropowatością zapewniającą przyczepność do podłoża. Procesy wytwarzania tych folii miedzianych są zwykle zastrzeżone. Folie te są często klasyfikowane jako ultraniskoprofilowe (ULP), bardzo niskoprofilowe (VLP) i po prostu niskoprofilowe (LP, średnia chropowatość około 1 mikrona).

Powiązane artykuły:

Dlaczego folia miedziana jest używana w produkcji płytek PCB?

Folia miedziana stosowana w płytkach drukowanych