Piirilevymateriaalien teollisuus on käyttänyt merkittävästi aikaa sellaisten materiaalien kehittämiseen, jotka tarjoavat mahdollisimman pienen signaalihäviön. Suurissa nopeuksissa ja suurtaajuuksissa häviöt rajoittavat signaalin etenemismatkaa ja vääristävät signaaleja, ja ne aiheuttavat impedanssipoikkeaman, joka näkyy TDR-mittauksissa. Kun suunnittelemme mitä tahansa piirilevyä ja kehitämme piirejä, jotka toimivat korkeammilla taajuuksilla, voi olla houkuttelevaa valita mahdollisimman tasainen kupari kaikissa luomissasi malleissa.

Vaikka onkin totta, että kuparin karheus aiheuttaa lisää impedanssipoikkeamaa ja -häviöitä, kuinka sileää kuparifolion todella pitää olla? Onko olemassa joitakin yksinkertaisia ​​menetelmiä, joilla häviöt voidaan voittaa valitsematta ultrasileää kuparia jokaiseen malliin? Tarkastelemme näitä seikkoja tässä artikkelissa sekä sitä, mitä voit etsiä, kun aloitat piirilevypinomateriaalien ostamisen.

TyypitPiirilevyn kuparifolio

Yleensä kun puhumme kuparista piirilevymateriaaleissa, emme puhu tietystä kuparin tyypistä, vaan ainoastaan ​​sen karheudesta. Eri kuparin pinnoitusmenetelmät tuottavat kalvoja, joilla on erilaiset karheusarvot, jotka voidaan erottaa selvästi pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) kuvassa. Jos aiot työskennellä korkeilla taajuuksilla (yleensä 5 GHz:n WiFi tai yli) tai suurilla nopeuksilla, kiinnitä huomiota materiaalitietolomakkeessa määriteltyyn kuparityyppiin.

Varmista myös, että ymmärrät Dk-arvojen merkityksen datalehdessä. Katso tämä podcast-keskustelu John Coonrodin kanssa Rogersilta saadaksesi lisätietoja Dk-spesifikaatioista. Tämän mielessä tarkastellaan joitakin erilaisia ​​piirilevyjen kuparifoliotyyppejä.

Sähköpinnoitettu

Tässä prosessissa rumpua pyöritetään elektrolyyttiliuoksen läpi, ja elektrodepositioreaktiota käytetään kuparifolion "kasvattamiseksi" rummulle. Rummun pyöriessä tuloksena oleva kuparikalvo kääritään hitaasti telalle, jolloin saadaan yhtenäinen kuparilevy, joka voidaan myöhemmin rullata laminaatille. Kuparin rummun puoli vastaa olennaisesti rummun karheutta, kun taas paljas puoli on paljon karheampi.

Sähkösaostettu piirilevykuparifolio

Sähkösaostetun kuparin tuotanto.
Jotta kuparia voidaan käyttää standardinmukaisessa piirilevyjen valmistusprosessissa, sen karkea puoli liimataan ensin lasihartsieristeeseen. Jäljelle jäävä paljas kupari (rumpupuoli) on karhennettava kemiallisesti (esim. plasmaetsauksella) ennen kuin sitä voidaan käyttää standardinmukaisessa kuparipinnoitusprosessissa. Tämä varmistaa, että se voidaan liittää seuraavaan kerrokseen piirilevypinossa.

Pintakäsitelty sähkösaostettu kupari

En tiedä parasta termiä, joka kattaa kaikki erilaiset pintakäsittelytyypitkuparifoliot, tästä johtuu yllä oleva otsikko. Nämä kuparimateriaalit tunnetaan parhaiten käänteisesti käsiteltyinä kalvoina, vaikka saatavilla on kaksi muutakin versiota (katso alla).

Käänteisesti käsitellyissä kalvoissa käytetään pintakäsittelyä, joka levitetään sähkösaostetun kuparilevyn sileälle puolelle (rumpupuolelle). Käsittelykerros on vain ohut pinnoite, joka karhentaa kuparia tarkoituksella, jotta sillä on parempi tarttuvuus dielektriseen materiaaliin. Nämä käsittelyt toimivat myös hapettumisesteenä, joka estää korroosiota. Kun tätä kuparia käytetään laminaattilevyjen valmistukseen, käsitelty puoli kiinnittyy dielektriseen materiaaliin ja jäljelle jäävä karhea puoli jää näkyviin. Alttiina olevaa puolta ei tarvitse karhentaa ennen syövytystä; sillä on jo riittävästi lujuutta sitoutuakseen seuraavaan piirilevykerrokseen.

Kolme käänteisesti käsitellyn kuparifolion muunnelmaa ovat:

Korkean lämpötilan venymä (HTE) kuparifolio: Tämä on sähkösaostettu kuparifolio, joka täyttää IPC-4562-luokan 3 vaatimukset. Paljaalle pinnalle on lisätty hapettumissuoja korroosion estämiseksi varastoinnin aikana.
Kaksoiskäsitelty folio: Tässä kuparifoliossa käsittely tehdään kalvon molemmille puolille. Tätä materiaalia kutsutaan joskus rumpupuolelta käsitellyksi kalvoksi.
Resistiivinen kupari: Tätä ei yleensä luokitella pintakäsitellyksi kupariksi. Tässä kuparifoliossa kuparin mattapintaisella puolella on metallinen pinnoite, joka sitten karhennetaan haluttuun tasoon.
Näiden kuparimateriaalien pintakäsittely on suoraviivaista: folio rullataan ylimääräisten elektrolyyttikylpyjen läpi, jotka levittävät toissijaisen kuparipinnoitteen, jota seuraa suojakerros ja lopuksi tummumista estävä kalvokerros.

Piirilevyn kuparifolio

Kuparikalvojen pintakäsittelyprosessit. [Lähde: Pytel, Steven G., et al. "Kuparikäsittelyjen analyysi ja vaikutukset signaalin etenemiseen." Julkaisussa 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Näiden prosessien avulla sinulla on materiaali, jota voidaan helposti käyttää tavallisessa levyvalmistusprosessissa minimaalisella lisäkäsittelyllä.

Valssattu hehkutettu kupari

Valssatut ja hehkutetut kuparifoliot kulkevat kuparifoliorullan läpi valssien parin läpi, jotka kylmävalssaavat kuparilevyn haluttuun paksuuteen. Tuloksena olevan kalvolevyn karheus vaihtelee valssausparametrien (nopeus, paine jne.) mukaan.

Tuloksena oleva levy voi olla hyvin sileä, ja valssatun ja hehkutetun kuparilevyn pinnalla näkyy juovia. Alla olevat kuvat vertailevat sähkösaostettua kuparifoliota ja valssattua ja hehkutettua foliota.

Piirilevyjen kuparifolion vertailu

Sähkösaostettujen ja valssaushehkutettujen kalvojen vertailu.
Matalaprofiilinen kupari
Tämä ei välttämättä ole kuparifoliotyyppi, jota valmistaisit vaihtoehtoisella prosessilla. Matalaprofiilinen kupari on sähkösaostettua kuparia, jota on käsitelty ja modifioitu mikrokarhennusprosessilla, jotta sen keskimääräinen karheus on erittäin alhainen ja karheus riittävä tarttumista varten alustaan. Näiden kuparifolioiden valmistusprosessit ovat yleensä patentoituja. Nämä kalvot luokitellaan usein erittäin matalaprofiiliseksi (ULP), erittäin matalaprofiiliseksi (VLP) ja yksinkertaisesti matalaprofiiliseksi (LP, keskimääräinen karheus noin 1 mikroni).

Aiheeseen liittyviä artikkeleita:

Miksi kuparifoliota käytetään piirilevyjen valmistuksessa?

Kuparifolio, jota käytetään painetussa piirilevyssä