Branża materiałów PCB poświęciła znaczną ilość czasu na opracowywanie materiałów, które zapewniają najniższą możliwą utratę sygnału. W przypadku projektów o dużej prędkości i wysokiej częstotliwości straty ograniczą odległość propagacji sygnału i zniekształcą sygnały, a także spowodują odchylenie impedancji, które można zobaczyć w pomiarach TDR. Podczas projektowania dowolnej płytki drukowanej i opracowywania obwodów, które działają przy wyższych częstotliwościach, może kusić, aby wybrać najgładszą możliwą miedź we wszystkich tworzonych projektach.

Chociaż prawdą jest, że chropowatość miedzi powoduje dodatkowe odchylenie impedancji i straty, jak gładka musi być Twoja folia miedziana? Czy istnieją proste metody, których możesz użyć, aby pokonać straty bez 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 typie miedzi, mówimy tylko o jej chropowatości. Różne metody osadzania miedzi wytwarzają warstwy o różnych wartościach chropowatości, które można wyraźnie odróżnić na obrazie skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Jeśli zamierzasz pracować na wysokich częstotliwościach (zwykle 5 GHz WiFi lub wyżej) lub przy dużych prędkościach, zwróć uwagę na typ miedzi określony w karcie katalogowej materiału.

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

Elektrolitycznie

W tym procesie bęben jest obracany przez roztwór elektrolityczny, a reakcja elektroosadzania jest wykorzystywana do „wzrostu” folii miedzianej na bębnie. Podczas obracania się bębna, powstała folia miedziana jest powoli nawijana na wałek, dając ciągły arkusz miedzi, który później można nawinąć na laminat. Strona bębna miedzi będzie zasadniczo pasować do chropowatości bębna, podczas gdy odsłonięta strona będzie znacznie bardziej chropowata.

Folia miedziana PCB nanoszona elektrolitycznie

Produkcja miedzi metodą elektrolityczną.
Aby można było użyć jej w standardowym procesie produkcji PCB, szorstka strona miedzi zostanie najpierw połączona z dielektrykiem z żywicy szklanej. Pozostała odsłonięta miedź (strona bębna) będzie musiała zostać celowo zgrubiona chemicznie (np. za pomocą trawienia plazmowego), zanim będzie mogła zostać użyta w standardowym procesie laminowania miedzią. Zapewni to możliwość połączenia jej z następną warstwą w układzie PCB.

Miedź elektrolitycznie osadzana z obróbką powierzchniową

Nie znam najlepszego terminu obejmującego wszystkie różne rodzaje powierzchni poddawanych obróbcefolie miedziane, stąd powyższy nagłówek. Te materiały miedziane są najlepiej znane jako folie poddane obróbce odwrotnej, chociaż dostępne są dwie inne odmiany (patrz poniżej).

Odwrotnie obrobione folie wykorzystują obróbkę powierzchni, która jest nakładana na gładką stronę (stronę bębna) elektrolitycznie osadzonej blachy miedzianej. Warstwa obróbkowa to po prostu cienka powłoka, która celowo szorstkuje miedź, dzięki czemu będzie miała większą przyczepność do materiału dielektrycznego. Te obróbki działają również jako bariera utleniania, która zapobiega korozji. Kiedy ta miedź jest używana do tworzenia paneli laminowanych, obrobiona strona jest łączona z dielektrykiem, a pozostała szorstka strona pozostaje odsłonięta. Odsłonięta strona nie będzie wymagała dodatkowego szorstkowania przed wytrawieniem; będzie już miała wystarczającą wytrzymałość, aby połączyć się z następną warstwą w układzie PCB.

Istnieją trzy odmiany odwróconej folii miedzianej:

Folia miedziana o wysokiej temperaturze wydłużania (HTE): Jest to elektroosadzana folia miedziana zgodna ze specyfikacjami IPC-4562 Grade 3. Odsłonięta powierzchnia jest również zabezpieczona barierą utleniającą, aby zapobiec korozji podczas przechowywania.
Folia podwójnie obrobiona: W przypadku tej folii miedzianej obróbka jest stosowana po obu stronach folii. Materiał ten jest czasami nazywany folią obrobioną po stronie bębna.
Miedź rezystancyjna: Zwykle nie jest klasyfikowana jako miedź poddana obróbce powierzchniowej. Ta folia miedziana wykorzystuje metaliczną powłokę na matowej stronie miedzi, która jest następnie chropowata do pożądanego poziomu.
Obróbka powierzchniowa tych materiałów miedzianych jest prosta: folia jest przeciągana przez dodatkowe kąpiele elektrolityczne, w których nakładana jest wtórna powłoka miedziana, a następnie warstwa barierowa i na końcu warstwa filmu zapobiegającego zmatowieniu.

Folia miedziana PCB

Procesy obróbki powierzchni folii miedzianych. [Źródło: Pytel, Steven G. i in. „Analiza obróbki miedzi i jej wpływu na propagację sygnału”. W 2008 r. 58. Konferencja Electronic Components and Technology, s. 1144–1149. IEEE, 2008.]
Dzięki tym procesom uzyskuje się materiał, który można łatwo wykorzystać w standardowym procesie produkcji płytek, przy minimalnej dodatkowej obróbce.

Miedź walcowana-wyżarzana

Folie miedziane walcowane-wyżarzane przepuszczą rolkę folii miedzianej przez parę rolek, które będą walcować na zimno blachę miedzianą do pożądanej grubości. Chropowatość powstałej blachy folii będzie się różnić w zależności od parametrów walcowania (prędkość, ciśnienie itp.).

Powstała blacha może być bardzo gładka, a na powierzchni walcowanej i wyżarzanej blachy miedzianej widoczne są prążki. Poniższe obrazy przedstawiają porównanie folii miedzianej osadzanej elektrolitycznie z folią walcowaną i wyżarzaną.

Porównanie folii miedzianej PCB

Porównanie folii osadzanych elektrolitycznie i folii walcowanych i wyżarzanych.
Miedź o niskim profilu
Nie jest to koniecznie rodzaj folii miedzianej, którą można by wytworzyć w alternatywnym procesie. Miedź niskoprofilowa to miedź elektroosadzana, która jest poddawana obróbce i modyfikowana w procesie mikroszorstkowania, aby zapewnić bardzo niską średnią szorstkość z wystarczającą szorstkością do przyczepności do podłoża. Procesy wytwarzania tych folii miedzianych są zazwyczaj zastrzeżone. Folie te są często klasyfikowane jako ultraniskoprofilowe (ULP), bardzo niskoprofilowe (VLP) i po prostu niskoprofilowe (LP, średnia szorstkość około 1 mikrona).

Powiązane artykuły:

Dlaczego w produkcji PCB stosuje się folię miedzianą?

Folia miedziana stosowana w płytkach drukowanych