PCB-materialeindustrien har brugt betydelig tid på at udvikle materialer, der giver det lavest mulige signaltab. For designs med høj hastighed og høj frekvens vil tab begrænse signaludbredelsesafstanden og forvrænge signaler, og det vil skabe en impedansafvigelse, der kan ses i TDR-målinger. Når vi designer printkort og udvikler kredsløb, der opererer ved højere frekvenser, kan det være fristende at vælge det glattest mulige kobber i alle designs, du skaber.
Selvom det er sandt, 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-stackingmaterialer.
Typer afPCB-kobberfolie
Normalt, når vi taler om kobber på printkortmaterialer, taler vi ikke om den specifikke type kobber, vi taler kun om dens ruhed. Forskellige kobberaflejringsmetoder producerer film med forskellige ruhedsværdier, som tydeligt kan ses på et scanningselektronmikroskop (SEM)-billede. Hvis du skal operere ved høje frekvenser (normalt 5 GHz WiFi eller derover) eller ved høje hastigheder, skal du være opmærksom på den kobbertype, der er angivet i dit materialedatablad.
Sørg også for at forstå betydningen af Dk-værdier i et datablad. 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.
Elektroaflejret
I denne proces roteres en tromle gennem en elektrolytisk opløsning, og en elektroaflejringsreaktion anvendes til at "få kobberfolien til at vokse" på tromlen. Når tromlen roterer, vikles den resulterende kobberfilm langsomt på en rulle, hvilket giver et kontinuerligt ark af kobber, der senere kan rulles på et laminat. Kobberets tromleside vil i det væsentlige matche tromlens ruhed, mens den eksponerede side vil være meget mere ru.
Elektroaflejret PCB-kobberfolie
Produktion af elektroaflejret kobber.
For at kunne bruges i en standard printkortfremstillingsproces skal kobberets ru side først bindes til et dielektrikum af glasharpiks. Det resterende eksponerede kobber (tromlesiden) skal bevidst gøres kemisk ru (f.eks. med plasmaætsning), før det kan bruges i standard kobberbeklædt lamineringsproces. Dette vil sikre, at det kan bindes til det næste lag i printkortstakken.
Overfladebehandlet elektroaflejret kobber
Jeg kender ikke det bedste udtryk, der omfatter alle de forskellige typer overfladebehandlede materialer.kobberfolier, deraf ovenstående overskrift. Disse kobbermaterialer er bedst kendt som omvendt behandlede folier, selvom to andre variationer er tilgængelige (se nedenfor).
Omvendt behandlede folier bruger en overfladebehandling, der påføres den glatte side (tromlesiden) af en elektroaflejret kobberplade. Et behandlingslag er blot et tyndt lag, der bevidst gør kobberet ru, så det får bedre vedhæftning til et dielektrisk materiale. Disse behandlinger fungerer også som en oxidationsbarriere, der forhindrer korrosion. Når dette kobber bruges til at lave laminatpaneler, bindes den behandlede side til dielektrikummet, og den resterende ru side forbliver eksponeret. Den eksponerede side behøver ikke yderligere ruhed før ætsning; den vil allerede have tilstrækkelig styrke til at binde til det næste lag i printpladestakken.
Tre variationer af omvendt behandlet kobberfolie inkluderer:
Højtemperaturforlængelse (HTE) kobberfolie: Dette er en elektroaflejret kobberfolie, der overholder IPC-4562 Grade 3-specifikationerne. Den eksponerede flade 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 undertiden tromlesidebehandlet folie.
Resistivt kobber: Dette klassificeres normalt ikke som overfladebehandlet kobber. Denne kobberfolie bruger en metallisk belægning over kobberets matte side, som derefter gøres ru til det ønskede niveau.
Overfladebehandling i disse kobbermaterialer er ligetil: Folien rulles gennem yderligere elektrolytbade, der påfører en sekundær kobberbelægning, efterfulgt af et barrierelag og endelig et anti-anløbningsfilmlag.
PCB-kobberfolie
Overfladebehandlingsprocesser for kobberfolier. [Kilde: Pytel, Steven G., et al. "Analyse af kobberbehandlinger og virkningerne på signaludbredelse." I 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Med disse processer har du et materiale, der nemt kan bruges i standardpladefremstillingsprocesser med minimal yderligere bearbejdning.
Valset-glødet kobber
Valsede-glødede kobberfolier fører en rulle kobberfolie gennem et par valser, som koldvalser kobberpladen til den ønskede tykkelse. Ruheden af den resulterende folieplade vil variere afhængigt af valseparametrene (hastighed, tryk osv.).
Den resulterende plade kan være meget glat, og der er synlige striber på overfladen af den valsede-glødede kobberplade. Billederne nedenfor viser en sammenligning mellem en elektroaflejret kobberfolie og en valsede-glødet folie.
PCB kobberfolie sammenligning
Sammenligning af elektroaflejrede vs. valset-glødede folier.
Lavprofil 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 mikroruhedningsproces for at give en meget lav gennemsnitlig ruhed med tilstrækkelig ruhed til vedhæftning til underlaget. Processerne til fremstilling af disse kobberfolier er normalt proprietære. Disse folier kategoriseres ofte som ultralavprofil (ULP), meget lavprofil (VLP) og simpelthen lavprofil (LP, cirka 1 mikron gennemsnitlig ruhed).
Relaterede artikler:
Hvorfor bruges kobberfolie i printpladeproduktion?
Opslagstidspunkt: 16. juni 2022