PCB-materialindustrien har brukt betydelig tid på å utvikle materialer som gir lavest mulig signaltap. For design med høy hastighet og høy frekvens vil tap begrense signalforplantningsavstanden og forvrenge signaler, og det vil skape et impedansavvik som kan sees i TDR-målinger. Når vi designer kretskort og utvikler kretser som opererer ved høyere frekvenser, kan det være fristende å velge den glattest mulige kobbertypen i alle designene du lager.
Selv om det er sant at kobberruhet skaper ytterligere impedansavvik og tap, hvor glatt må egentlig kobberfolien din være? Finnes det noen enkle metoder du kan bruke for å overvinne tap uten å velge ultraglatt kobber for hver design? Vi skal se på disse punktene i denne artikkelen, samt hva du kan se etter hvis du begynner å handle etter PCB-stablingsmaterialer.
Typer avPCB-kobberfolie
Normalt når vi snakker om kobber på PCB-materialer, snakker vi ikke om den spesifikke typen kobber, vi snakker bare om ruheten. Ulike kobberavsetningsmetoder produserer filmer med forskjellige ruhetsverdier, som tydelig kan skilles fra hverandre i et skanningselektronmikroskop (SEM)-bilde. Hvis du skal operere ved høye frekvenser (vanligvis 5 GHz WiFi eller høyere) eller ved høye hastigheter, må du være oppmerksom på kobbertypen som er spesifisert i materialdatabladet.
Sørg også for å forstå betydningen av Dk-verdier i et datablad. Se denne podkastdiskusjonen med John Coonrod fra Rogers for å lære mer om Dk-spesifikasjoner. Med det i tankene, la oss se på noen av de forskjellige typene PCB-kobberfolie.
Elektroavsatt
I denne prosessen spinnes en trommel gjennom en elektrolytisk løsning, og en elektroavsetningsreaksjon brukes til å «få» kobberfolien til å vokse på trommelen. Etter hvert som trommelen roterer, pakkes den resulterende kobberfilmen sakte inn på en vals, noe som gir et kontinuerlig kobberark som senere kan rulles på et laminat. Trommelsiden av kobberet vil i hovedsak matche trommelens ruhet, mens den eksponerte siden vil være mye ruere.
Elektroavsatt PCB-kobberfolie
Produksjon av elektroavsatt kobber.
For å kunne brukes i en standard PCB-fabrikasjonsprosess, må den ru siden av kobberet først bindes til et glassharpiksdielektrikum. Det gjenværende eksponerte kobberet (trommelsiden) må gjøres kjemisk ru (f.eks. med plasmaetsing) før det kan brukes i standard kobberbelagt lamineringsprosess. Dette vil sikre at det kan bindes til neste lag i PCB-stakken.
Overflatebehandlet elektroavsatt kobber
Jeg vet ikke hva det beste begrepet er som omfatter alle de forskjellige typene overflatebehandlet materiale.kobberfolier, derav overskriften ovenfor. Disse kobbermaterialene er best kjent som reversbehandlede 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, slik at det får bedre 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 ru siden forblir eksponert. Den eksponerte siden trenger ikke ytterligere ruing før etsing; den vil allerede ha nok styrke til å binde seg til det neste laget i PCB-stakken.
Tre varianter av omvendt behandlet kobberfolie inkluderer:
Høytemperaturforlengelseskobberfolie (HTE): Dette er en elektroavsatt kobberfolie som overholder IPC-4562 grad 3-spesifikasjonene. Den eksponerte overflaten 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 tromlesidebehandlet folie.
Resistivt kobber: Dette klassifiseres vanligvis ikke som overflatebehandlet kobber. Denne kobberfolien bruker et metallisk belegg over den matte siden av kobberet, som deretter rues til ønsket nivå.
Overflatebehandling i disse kobbermaterialene er enkel: folien rulles gjennom ekstra elektrolyttbad som påfører en sekundær kobberbelegg, etterfulgt av et barrierelag og til slutt et anti-anløpsfilmlag.
PCB-kobberfolie
Overflatebehandlingsprosesser for kobberfolier. [Kilde: Pytel, Steven G., et al. «Analyse av kobberbehandlinger og effektene på signalforplantning.» 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 plateproduksjonsprosess med minimal tilleggsbehandling.
Valset-glødet kobber
Valsede kobberfolier vil føre en rull med kobberfolie gjennom et par valser, som vil kaldvalse kobberplaten til ønsket tykkelse. Ruheten til den resulterende folieplaten vil variere avhengig av valseparametrene (hastighet, trykk osv.).
Den resulterende platen kan være svært glatt, og striper er synlige på overflaten av den valsede og glødede kobberplaten. Bildene nedenfor viser en sammenligning mellom en elektroavsatt kobberfolie og en valsede og glødede folie.
PCB kobberfolie sammenligning
Sammenligning av elektroavsatte vs. valset-glødede folier.
Lavprofil kobber
Dette er ikke nødvendigvis en type kobberfolie du ville produsert med en alternativ prosess. Lavprofilkobber er elektroavsatt kobber som er behandlet og modifisert med en mikroruhetingsprosess for å gi svært lav gjennomsnittlig ruhet med tilstrekkelig ruhet for vedheft til underlaget. Prosessene for å produsere disse kobberfoliene er vanligvis proprietære. Disse foliene kategoriseres ofte som ultralavprofil (ULP), svært lavprofil (VLP) og rett og slett lavprofil (LP, omtrent 1 mikron gjennomsnittlig ruhet).
Relaterte artikler:
Hvorfor brukes kobberfolie i PCB-produksjon?
Publisert: 16. juni 2022