Індустрія матеріалів для друкованих плат витратила значну кількість часу на розробку матеріалів, які забезпечують найменші втрати сигналу. Для високошвидкісних і високочастотних конструкцій втрати обмежать відстань поширення сигналу та спотворять сигнали, а також це створить відхилення імпедансу, яке можна побачити в вимірюваннях TDR. Оскільки ми проектуємо будь-яку друковану плату та розробляємо схеми, які працюють на вищих частотах, може виникнути спокуса вибрати якомога більш гладку мідь у всіх конструкціях, які ви створюєте.

Хоча це правда, що шорсткість міді створює додаткове відхилення імпедансу та втрати, наскільки гладкою насправді має бути ваша мідна фольга? Чи існують якісь прості методи, якими можна скористатися для подолання втрат, не вибираючи ультрагладку мідь для кожної конструкції? Ми розглянемо ці моменти в цій статті, а також те, що ви можете шукати, якщо почнете купувати матеріали для монтажу друкованих плат.

ТипиPCB мідна фольга

Зазвичай, коли ми говоримо про мідь на друкованих платах, ми не говоримо про конкретний тип міді, ми говоримо лише про її шорсткість. Різні методи осадження міді створюють плівки з різними значеннями шорсткості, які можна чітко розрізнити на зображенні скануючого електронного мікроскопа (SEM). Якщо ви збираєтеся працювати на високих частотах (зазвичай 5 ГГц Wi-Fi або вище) або на високих швидкостях, зверніть увагу на тип міді, зазначений у вашій техніці.

Також переконайтеся, що розумієте значення значень Dk у таблиці даних. Перегляньте це подкаст-обговорення з Джоном Кунродом із Роджерса, щоб дізнатися більше про специфікації Dk. Маючи це на увазі, давайте розглянемо деякі з різних типів мідної фольги для друкованих плат.

Електроосаджений

У цьому процесі барабан обертається через електролітичний розчин, і реакція електроосадження використовується для «вирощування» мідної фольги на барабані. Коли барабан обертається, отримана мідна плівка повільно намотується на валик, утворюючи безперервний лист міді, який пізніше можна намотати на ламінат. Барабанна сторона міді по суті відповідатиме шорсткості барабану, тоді як відкрита сторона буде набагато шорсткішою.

Електроосаджена мідна фольга PCB

Виробництво електронаплавленої міді.
Для використання в стандартному процесі виготовлення друкованої плати шорстка сторона міді спочатку буде прикріплена до діелектрика зі скляної смоли. Залишкову відкриту мідь (сторона барабана) необхідно навмисно надати шорсткості хімічним шляхом (наприклад, за допомогою плазмового травлення), перш ніж її можна буде використовувати в стандартному процесі ламінування з мідним покриттям. Це забезпечить його приєднання до наступного шару друкованої плати.

Електроосаджена мідь з обробленою поверхнею

Я не знаю найкращого терміну, який охоплює всі різні типи оброблених поверхоньмідної фольги, отже вищезаголовок. Ці мідні матеріали найбільш відомі як фольга зі зворотною обробкою, хоча доступні два інших варіанти (див. нижче).

Фольга зі зворотним обробленням використовує обробку поверхні, яка наноситься на гладку сторону (сторону барабана) електроосадженого мідного листа. Обробний шар — це лише тонке покриття, яке навмисно робить мідь шорсткою, тому вона матиме кращу адгезію до діелектричного матеріалу. Ці обробки також діють як окислювальний бар’єр, який запобігає корозії. Коли ця мідь використовується для створення ламінатних панелей, оброблена сторона з’єднується з діелектриком, а шорстка сторона, що залишилася, залишається відкритою. Відкрита сторона не потребуватиме додаткової шорсткості перед травленням; він уже матиме достатню міцність, щоб з’єднатися з наступним шаром у наборі друкованих плат.

Три варіанти мідної фольги зі зворотною обробкою включають:

Мідна фольга з високотемпературним подовженням (HTE): це електроосаджена мідна фольга, яка відповідає специфікаціям IPC-4562 Grade 3. Відкриту поверхню також обробляють окислювальним бар’єром для запобігання корозії під час зберігання.
Фольга з подвійною обробкою: у цій мідній фользі обробка наноситься на обидві сторони плівки. Цей матеріал іноді називають фольгою, обробленою барабаном.
Резистивна мідь: зазвичай не класифікується як мідь з поверхневою обробкою. Ця мідна фольга має металеве покриття на матовій стороні міді, яке потім стає шорстким до потрібного рівня.
Застосування обробки поверхні в цих мідних матеріалах є простим: фольга прокочується через додаткові електролітні ванни, які наносять вторинне мідне покриття, після чого наноситься бар’єрний затравковий шар і, нарешті, шар плівки проти тьмяності.

ПХД мідна фольга

Процеси обробки поверхні мідної фольги. [Джерело: Pytel, Steven G., et al. «Аналіз обробки міддю та впливу на поширення сигналу». У 2008 році 58-а конференція з електронних компонентів і технологій, стор. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Завдяки цим процесам у вас є матеріал, який можна легко використовувати в стандартному процесі виготовлення плати з мінімальною додатковою обробкою.

Катана-відпалена мідь

Прокатана-відпалена мідна фольга пропускає рулон мідної фольги через пару роликів, які холодно прокатують мідний лист до потрібної товщини. Шорсткість отриманого аркуша фольги буде змінюватися залежно від параметрів прокатки (швидкість, тиск тощо).

Отриманий лист може бути дуже гладким, і на поверхні прокату-відпаленого мідного листа видно смуги. На зображеннях нижче показано порівняння між електроосадженою мідною фольгою та згорнутою та відпаленою фольгою.

Порівняння мідної фольги PCB

Порівняння електроосадженої фольги з рулонно-відпаленою фольгою.
Низькопрофільна мідь
Це не обов’язково тип мідної фольги, яку ви б виготовили за допомогою альтернативного процесу. Низькопрофільна мідь — це електроосаджена мідь, яка оброблена та модифікована за допомогою процесу мікрошорсткості для забезпечення дуже низької середньої шорсткості з достатньою шорсткістю для адгезії до основи. Процеси виробництва цієї мідної фольги зазвичай є запатентованими. Цю плівку часто класифікують як наднизькопрофільну (ULP), дуже низькопрофільну (VLP) і просто низькопрофільну (LP, середня шорсткість приблизно 1 мікрон).

Пов'язані статті:

Чому мідна фольга використовується у виробництві друкованих плат?

Мідна фольга, що використовується в друкованих платах