PCB-materialeindustrien har brugt betydelige mængder tid på at udvikle materialer, der giver det lavest mulige signaltab. For højhastigheds- og højfrekvente designs vil tab begrænse signaludbredelsesafstanden og forvrænge signaler, og det vil skabe en impedansafvigelse, der kan ses i TDR-målinger. Da vi designer ethvert printkort og udvikler kredsløb, der fungerer ved højere frekvenser, kan det være fristende at vælge det glatteste mulige kobber i alle designs, du opretter.
Selvom det er rigtigt, at kobberruhed skaber yderligere impedansafvigelse og tab, hvor glat skal din kobberfolie egentlig være? Er der nogle enkle metoder, du kan bruge til at overvinde tab uden at vælge ultraglat kobber til hvert design? Vi vil se på disse punkter i denne artikel, samt hvad du kan kigge efter, hvis du begynder at shoppe efter PCB-stablematerialer.
Typer afPCB Kobberfolie
Normalt når vi taler om kobber på PCB-materialer, taler vi ikke om den specifikke type kobber, vi taler kun om dens ruhed. Forskellige kobberaflejringsmetoder producerer film med forskellige ruhedsværdier, som tydeligt kan skelnes i et scanning elektronmikroskop (SEM) billede. Hvis du vil arbejde ved høje frekvenser (normalt 5 GHz WiFi eller derover) eller ved høje hastigheder, så vær opmærksom på kobbertypen, der er angivet i dit materialedatablad.
Sørg også for at forstå betydningen af Dk-værdier i et dataark. Se denne podcastdiskussion med John Coonrod fra Rogers for at lære mere om Dk-specifikationer. Med det i tankerne, lad os se på nogle af de forskellige typer PCB kobberfolie.
Elektrodeponeret
I denne proces centrifugeres en tromle gennem en elektrolytisk opløsning, og en elektroaflejringsreaktion bruges til at "dyrke" kobberfolien på tromlen. Efterhånden som tromlen roterer, pakkes den resulterende kobberfilm langsomt ind på en rulle, hvilket giver et kontinuerligt ark kobber, som senere kan rulles på et laminat. Tromlesiden af kobberet vil i det væsentlige matche tromlens ruhed, mens den udsatte side vil være meget mere ru.
Elektrodeponeret PCB kobberfolie
Elektrodeponeret kobberproduktion.
For at blive brugt i en standard PCB-fremstillingsproces vil den ru side af kobberet først blive bundet til et glas-harpiks-dielektrikum. Det resterende blottede kobber (tromlesiden) skal bevidst gøres kemisk ru (f.eks. med plasmaætsning), før det kan bruges i standardkobberbeklædt lamineringsproces. Dette sikrer, at det kan bindes til det næste lag i PCB-stablingen.
Overfladebehandlet elektroaflejret kobber
Jeg kender ikke det bedste udtryk, der omfatter alle de forskellige typer overfladebehandletkobberfolier, således ovenstående overskrift. Disse kobbermaterialer er bedst kendt som omvendt behandlede folier, selvom to andre varianter er tilgængelige (se nedenfor).
Omvendt behandlede folier anvender en overfladebehandling, der påføres den glatte side (tromleside) af en elektroaflejret kobberplade. Et behandlingslag er blot en tynd belægning, der bevidst gør kobberet ru, så det vil have større vedhæftning til et dielektrisk materiale. Disse behandlinger fungerer også som en oxidationsbarriere, der forhindrer korrosion. Når dette kobber bruges til at skabe laminatpaneler, bindes den behandlede side til dielektrikumet, og den resterende ru side forbliver blotlagt. Den udsatte side behøver ikke yderligere ru før ætsning; det vil allerede have nok styrke til at binde til det næste lag i PCB-stablingen.
Tre variationer på omvendt behandlet kobberfolie inkluderer:
Højtemperaturforlængelse (HTE) kobberfolie: Dette er en elektroaflejret kobberfolie, der overholder IPC-4562 Grade 3-specifikationer. Det udsatte ansigt er også behandlet med en oxidationsbarriere for at forhindre korrosion under opbevaring.
Dobbeltbehandlet folie: I denne kobberfolie påføres behandlingen på begge sider af filmen. Dette materiale kaldes nogle gange på tromlesidebehandlet folie.
Resistivt kobber: Dette klassificeres normalt ikke som overfladebehandlet kobber. Denne kobberfolie bruger en metallisk belægning over den matte side af kobberet, som derefter gøres ru til det ønskede niveau.
Påføring af overfladebehandling i disse kobbermaterialer er ligetil: folien rulles gennem yderligere elektrolytbade, der påfører en sekundær kobberbelægning, efterfulgt af et barrierefrølag og til sidst et anti-anløbende filmlag.
PCB kobberfolie
Overfladebehandlingsprocesser for kobberfolier. [Kilde: Pytel, Steven G., et al. "Analyse af kobberbehandlinger og virkningerne på signaludbredelse." I 2008 58. Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Med disse processer har du et materiale, der nemt kan bruges i standardpladefremstillingsprocessen med minimal yderligere forarbejdning.
Valset-glødet kobber
Valsede udglødede kobberfolier vil føre en rulle kobberfolie gennem et par ruller, som vil koldvalse kobberpladen til den ønskede tykkelse. Ruheden af det resulterende folieark vil variere afhængigt af rulleparametrene (hastighed, tryk osv.).
Det resulterende ark kan være meget glat, og striber er synlige på overfladen af den valsede udglødede kobberplade. Billederne nedenfor viser en sammenligning mellem en elektroaflejret kobberfolie og en valset udglødet folie.
PCB kobberfolie sammenligning
Sammenligning af elektroaflejrede vs. valsede udglødede folier.
Lav-profil kobber
Dette er ikke nødvendigvis en type kobberfolie, du ville fremstille med en alternativ proces. Lavprofilkobber er elektroaflejret kobber, der er behandlet og modificeret med en mikro-rugøringsproces for at give meget lav gennemsnitlig ruhed med tilstrækkelig ruhed til vedhæftning til underlaget. Processerne til fremstilling af disse kobberfolier er normalt proprietære. Disse folier er ofte kategoriseret som ultra-lav profil (ULP), meget lav profil (VLP) og simpelthen lav profil (LP, ca. 1 mikron gennemsnitlig ruhed).
Relaterede artikler:
Hvorfor bruges kobberfolie til PCB-fremstilling?
Indlægstid: 16-jun-2022