PCB-materialindustrien har brukt betydelige mengder tid på å utvikle materialer som gir lavest mulig signaltap. For høyhastighets- og høyfrekvente design vil tap begrense signalutbredelsesavstand og forvrenge signaler, og det vil skape et impedansavvik som kan sees i TDR-målinger. Ettersom vi designer et hvilket som helst trykt kretskort og utvikler kretser som opererer ved høyere frekvenser, kan det være fristende å velge jevnest mulig kobber i alle designene du lager.
Selv om det er sant at kobberruhet skaper ytterligere impedansavvik og tap, hvor glatt trenger egentlig kobberfolien din være? Er det noen enkle metoder du kan bruke for å overvinne tap uten å velge ultraglatt kobber for hvert design? Vi skal se på disse punktene i denne artikkelen, samt hva du kan se etter hvis du begynner å handle etter PCB-stablematerialer.
Typer avPCB Kobberfolie
Normalt når vi snakker om kobber på PCB-materialer, snakker vi ikke om den spesifikke typen kobber, vi snakker bare om grovheten. Ulike kobberavsetningsmetoder produserer filmer med forskjellige ruhetsverdier, som tydelig kan skilles i et skanningselektronmikroskop (SEM) bilde. Hvis du skal operere ved høye frekvenser (normalt 5 GHz WiFi eller høyere) eller ved høye hastigheter, så vær oppmerksom på kobbertypen som er spesifisert i materialdataarket.
Sørg også for å forstå betydningen av Dk-verdier i et dataark. Se denne podcastdiskusjonen med John Coonrod fra Rogers for å lære mer om Dk-spesifikasjonene. Med det i tankene, la oss se på noen av de forskjellige typene PCB-kobberfolie.
Elektrodeponert
I denne prosessen spinnes en trommel gjennom en elektrolytisk løsning, og en elektroavsetningsreaksjon brukes til å "dyrke" kobberfolien på trommelen. Når trommelen roterer, pakkes den resulterende kobberfilmen sakte inn på en rulle, noe som gir et kontinuerlig ark av kobber som senere kan rulles på et laminat. Trommelsiden av kobberet vil i hovedsak samsvare med ruheten til trommelen, mens den eksponerte siden vil være mye grovere.
Elektrodeponert PCB kobberfolie
Elektrodeponert kobberproduksjon.
For å kunne brukes i en standard PCB-fremstillingsprosess, vil den grove siden av kobberet først bindes til et dielektrisk glassharpiks. Det gjenværende eksponerte kobberet (trommelsiden) må med vilje gjøres kjemisk ru (f.eks. med plasmaetsing) før det kan brukes i standard kobberbelagt lamineringsprosess. Dette vil sikre at den kan limes til neste lag i PCB-stabelen.
Overflatebehandlet elektroavsatt kobber
Jeg vet ikke det beste begrepet som omfatter alle de forskjellige typene overflatebehandletkobberfolier, dermed overskriften ovenfor. Disse kobbermaterialene er best kjent som omvendt behandlede folier, selv om to andre varianter er tilgjengelige (se nedenfor).
Omvendt behandlede folier bruker en overflatebehandling som påføres den glatte siden (trommelsiden) av en elektroavsatt kobberplate. Et behandlingslag er bare et tynt belegg som med vilje gjør kobberet ru, så det vil ha større vedheft til et dielektrisk materiale. Disse behandlingene fungerer også som en oksidasjonsbarriere som forhindrer korrosjon. Når dette kobberet brukes til å lage laminatpaneler, bindes den behandlede siden til dielektrikumet, og den gjenværende grove siden forblir eksponert. Den eksponerte siden vil ikke trenge noen ekstra ru før etsing; den vil allerede ha nok styrke til å binde seg til neste lag i PCB-stabelen.
Tre varianter av omvendt behandlet kobberfolie inkluderer:
Kobberfolie med høy temperaturforlengelse (HTE): Dette er en elektroavsatt kobberfolie som samsvarer med IPC-4562 Grade 3-spesifikasjoner. Det eksponerte ansiktet er også behandlet med en oksidasjonsbarriere for å forhindre korrosjon under lagring.
Dobbeltbehandlet folie: I denne kobberfolien påføres behandlingen på begge sider av filmen. Dette materialet kalles noen ganger trommelsidebehandlet folie.
Resistivt kobber: Dette klassifiseres normalt ikke som overflatebehandlet kobber. Denne kobberfolien bruker et metallisk belegg over den matte siden av kobberet, som deretter blir ru til ønsket nivå.
Påføring av overflatebehandling i disse kobbermaterialene er enkel: folien rulles gjennom ytterligere elektrolyttbad som påfører en sekundær kobberbelegg, etterfulgt av et barrierefrølag, og til slutt et anti-anløpsfilmlag.
PCB kobberfolie
Overflatebehandlingsprosesser for kobberfolier. [Kilde: Pytel, Steven G., et al. "Analyse av kobberbehandlinger og effektene på signalutbredelse." I 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Med disse prosessene har du et materiale som enkelt kan brukes i standard platefremstillingsprosess med minimal tilleggsbehandling.
Valset-glødet kobber
Valsede glødede kobberfolier vil føre en rull med kobberfolie gjennom et par ruller, som vil kaldvalse kobberplaten til ønsket tykkelse. Ruheten til det resulterende foliearket vil variere avhengig av rulleparametrene (hastighet, trykk, etc.).
Det resulterende arket kan være veldig glatt, og striper er synlige på overflaten av det valsede glødede kobberarket. Bildene nedenfor viser en sammenligning mellom en elektroavsatt kobberfolie og en valset glødet folie.
PCB kobberfolie sammenligning
Sammenligning av elektroavsatt vs. valsede glødede folier.
Kobber med lav profil
Dette er ikke nødvendigvis en type kobberfolie du ville laget med en alternativ prosess. Kobber med lavt profil er elektroavsatt kobber som er behandlet og modifisert med en mikro-ruhetsprosess for å gi svært lav gjennomsnittlig ruhet med tilstrekkelig ruhet for adhesjon til underlaget. Prosessene for å produsere disse kobberfoliene er normalt proprietære. Disse foliene er ofte kategorisert som ultra-lav profil (ULP), svært lav profil (VLP), og ganske enkelt lav profil (LP, ca. 1 mikron gjennomsnittlig ruhet).
Relaterte artikler:
Hvorfor brukes kobberfolie i PCB-produksjon?
Innleggstid: 16. juni 2022