PCB-materiaaliteollisuus on käyttänyt paljon aikaa sellaisten materiaalien kehittämiseen, jotka tarjoavat pienimmän mahdollisen signaalihäviön. Suurinopeuksisissa ja suurtaajuisissa malleissa häviöt rajoittavat signaalin etenemisetäisyyttä ja vääristävät signaaleja, ja se luo impedanssipoikkeaman, joka voidaan nähdä TDR-mittauksissa. Suunnittelemme mitä tahansa painettua piirilevyä ja kehitämme korkeammilla taajuuksilla toimivia piirejä, joten voi olla houkuttelevaa valita mahdollisimman sileä kupari kaikissa luomissasi malleissa.

Vaikka on totta, että kuparin karheus aiheuttaa ylimääräisiä impedanssipoikkeamia ja häviöitä, kuinka sileää kuparikalvosi todella pitää olla? Onko olemassa joitain yksinkertaisia ​​menetelmiä, joilla voit voittaa tappiot valitsematta jokaiseen malliin erittäin sileää kuparia? Tarkastelemme näitä kohtia tässä artikkelissa sekä sitä, mitä voit etsiä, jos alat ostaa PCB-pinoamismateriaaleja.

TyypitPCB kuparifolio

Normaalisti kun puhumme kuparista piirilevymateriaaleissa, emme puhu tietystä kuparista, puhumme vain sen karheudesta. Erilaiset kuparipinnoitusmenetelmät tuottavat kalvoja, joilla on erilaiset karheusarvot, jotka voidaan selvästi erottaa pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) kuvassa. Jos aiot käyttää korkeita taajuuksia (yleensä 5 GHz WiFi tai enemmän) tai suurilla nopeuksilla, kiinnitä huomiota materiaalitietolomakkeessasi määritettyyn kuparityyppiin.

Varmista myös, että ymmärrät tietolomakkeen Dk-arvojen merkityksen. Katso tämä podcast-keskustelu Rogersin John Coonrodin kanssa saadaksesi lisätietoja Dk:n teknisistä tiedoista. Tätä silmällä pitäen katsotaanpa joitain erilaisia ​​PCB-kuparikalvotyyppejä.

Sähkösaostettu

Tässä prosessissa rumpu kehrätään elektrolyyttisen liuoksen läpi ja sähkösaostusreaktiota käytetään kuparikalvon "kasvaamiseen" rummun päälle. Kun rumpu pyörii, tuloksena oleva kuparikalvo kääritään hitaasti telalle, jolloin muodostuu jatkuva kuparilevy, joka voidaan myöhemmin rullata laminaatin päälle. Kuparin rummun puoli vastaa olennaisesti rummun karheutta, kun taas paljas puoli on paljon karkeampi.

Sähkösaostettu PCB-kuparikalvo

Sähkösaostetun kuparin tuotanto.
Jotta sitä voidaan käyttää tavanomaisessa piirilevyn valmistusprosessissa, kuparin karkea puoli liimataan ensin lasihartsieristeeseen. Jäljelle jäänyt paljas kupari (rummun puoli) on tarkoituksellisesti karhennettu kemiallisesti (esim. plasmaetsauksella), ennen kuin sitä voidaan käyttää tavallisessa kuparipäällysteisessä laminointiprosessissa. Tämä varmistaa, että se voidaan liittää PCB-pinon seuraavaan kerrokseen.

Pintakäsitelty elektrodipinnoitettu kupari

En tiedä parasta termiä, joka kattaa kaikki erilaiset pintakäsittelytkuparifoliot, siis yllä oleva otsikko. Nämä kuparimateriaalit tunnetaan parhaiten käänteiskäsiteltyinä kalvoina, vaikka kaksi muuta muunnelmaa on saatavilla (katso alla).

Käänteiskäsitellyissä kalvoissa käytetään pintakäsittelyä, joka levitetään sähkösaostetun kuparilevyn sileälle puolelle (rummun puolelle). Käsittelykerros on vain ohut pinnoite, joka tarkoituksella karhentaa kuparia, jolloin se tarttuu paremmin dielektriseen materiaaliin. Nämä käsittelyt toimivat myös hapettumisenestoaineena, joka estää korroosiota. Kun tätä kuparia käytetään laminaattipaneelien luomiseen, käsitelty puoli liimataan eristeeseen ja jäljelle jäänyt karkea puoli jää paljaaksi. Paljas puoli ei tarvitse ylimääräistä karhennusta ennen syövytystä; sillä on jo tarpeeksi lujuutta sitoutuakseen PCB-pinon seuraavaan kerrokseen.

Kolme muunnelmaa käänteiskäsitellystä kuparifoliosta ovat:

Korkean lämpötilan venymä (HTE) kuparifolio: Tämä on sähkösaostettu kuparikalvo, joka täyttää IPC-4562 Grade 3 -vaatimukset. Paljas pinta on myös käsitelty hapettumissuojalla korroosion estämiseksi varastoinnin aikana.
Kaksoiskäsitelty folio: Tässä kuparifoliossa käsittely levitetään kalvon molemmille puolille. Tätä materiaalia kutsutaan joskus rumpupuolella käsitellyksi kalvoksi.
Resistiivinen kupari: Tätä ei tavallisesti luokitella pintakäsitellyksi kupariksi. Tässä kuparifoliossa kuparin mattapinnalla on metallipinnoite, joka sitten karhennettu halutulle tasolle.
Pintakäsittelyn käyttö näissä kuparimateriaaleissa on yksinkertaista: kalvo rullataan ylimääräisten elektrolyyttikylpyjen läpi, jotka levittävät toissijaisen kuparipinnoitteen, jota seuraa sulkukerros ja lopuksi tummumista estävä kalvokerros.

PCB kuparifolio

Pintakäsittelyprosessit kuparikalvoille. [Lähde: Pytel, Steven G. et al. "Kuparikäsittelyjen analyysi ja vaikutukset signaalin etenemiseen." Vuonna 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Näillä prosesseilla sinulla on materiaali, jota voidaan helposti käyttää vakiolevyjen valmistusprosessissa minimaalisella lisäkäsittelyllä.

Valssattu-hehkutettu kupari

Valssatut kuparikalvot kuljettavat kuparifoliorullan telaparin läpi, mikä kylmävalssaa kuparilevyn haluttuun paksuuteen. Tuloksena olevan foliolevyn karheus vaihtelee valssausparametrien (nopeus, paine jne.) mukaan.

Tuloksena oleva levy voi olla hyvin sileä, ja valssatun kuparilevyn pinnalla on näkyvissä juovia. Alla olevat kuvat esittävät vertailun sähkösaostetun kuparikalvon ja valssatun hehkutetun kalvon välillä.

PCB kuparifolion vertailu

Sähkösaostettujen vs. valssattujen hehkutettujen kalvojen vertailu.
Matalaprofiilinen kupari
Tämä ei välttämättä ole sellainen kuparifolio, jota valmistaisit vaihtoehtoisella menetelmällä. Matalaprofiilinen kupari on sähkösaostettua kuparia, joka on käsitelty ja modifioitu mikrokarhennusprosessilla erittäin alhaisen keskimääräisen karheuden aikaansaamiseksi ja riittävän karhennus alustaan ​​tarttumista varten. Näiden kuparikalvojen valmistusprosessit ovat tavallisesti patentoituja. Nämä kalvot luokitellaan usein erittäin matalaprofiiliseksi (ULP), erittäin matalaprofiiliseksi (VLP) ja yksinkertaisesti matalaprofiiliseksi (LP, noin 1 mikronin keskimääräinen karheus).

Aiheeseen liittyviä artikkeleita:

Miksi kuparifoliota käytetään piirilevyjen valmistuksessa?

Painetussa piirilevyssä käytetty kuparifolio