PCB-materialindustrin har lagt ner betydande mängder tid på att utveckla material som ger lägsta möjliga signalförlust. För konstruktioner med hög hastighet och hög frekvens kommer förluster att begränsa signalutbredningsavståndet och förvränga signaler, och det kommer att skapa en impedansavvikelse som kan ses i TDR-mätningar. Eftersom vi designar vilket kretskort som helst och utvecklar kretsar som fungerar vid högre frekvenser, kan det vara frestande att välja den jämnaste möjliga kopparn i alla mönster du skapar.

Även om det är sant att kopparråhet skapar ytterligare impedansavvikelser och förluster, hur jämn behöver din kopparfolie egentligen vara? Finns det några enkla metoder du kan använda för att övervinna förluster utan att välja ultraslät koppar för varje design? Vi kommer att titta på dessa punkter i den här artikeln, samt vad du kan leta efter om du börjar handla efter PCB-staplingsmaterial.

Typer avPCB Kopparfolie

Normalt när vi pratar om koppar på PCB-material pratar vi inte om den specifika typen av koppar, vi pratar bara om dess grovhet. Olika kopparavsättningsmetoder ger filmer med olika grovhetsvärden, som tydligt kan urskiljas i en bild med svepelektronmikroskop (SEM). Om du ska arbeta vid höga frekvenser (normalt 5 GHz WiFi eller högre) eller vid höga hastigheter, var uppmärksam på koppartypen som anges i ditt materialdatablad.

Se också till att förstå innebörden av Dk-värden i ett datablad. Titta på den här podcastdiskussionen med John Coonrod från Rogers för att lära dig mer om Dk-specifikationer. Med det i åtanke, låt oss titta på några av de olika typerna av PCB-kopparfolie.

Elektrodeponerad

I denna process snurras en trumma genom en elektrolytisk lösning och en elektrolytisk reaktion används för att "odla" kopparfolien på trumman. När trumman roterar lindas den resulterande kopparfilmen långsamt på en rulle, vilket ger ett kontinuerligt kopparark som senare kan rullas på ett laminat. Trumsidan av kopparn kommer i huvudsak att matcha trummans grovhet, medan den exponerade sidan kommer att vara mycket grovare.

Elektrodeponerad PCB-kopparfolie

Tillverkning av elektrolytisk koppar.
För att kunna användas i en standard PCB-tillverkningsprocess kommer den grova sidan av kopparn först att bindas till ett glas-hartsdielektrikum. Den återstående exponerade kopparn (trummans sida) måste avsiktligt uppruggas kemiskt (t.ex. med plasmaetsning) innan den kan användas i den vanliga kopparbeläggningsprocessen. Detta säkerställer att det kan bindas till nästa lager i PCB-stapeln.

Ytbehandlad elektrodeponerad koppar

Jag vet inte den bästa termen som omfattar alla olika typer av ytbehandladekopparfolier, alltså ovanstående rubrik. Dessa kopparmaterial är mest kända som omvänd behandlade folier, även om två andra varianter finns tillgängliga (se nedan).

Omvänt behandlade folier använder en ytbehandling som appliceras på den släta sidan (trumsidan) av en elektroavsatt kopparplåt. Ett behandlingsskikt är bara en tunn beläggning som avsiktligt ruggar upp kopparn, så den kommer att ha större vidhäftning till ett dielektriskt material. Dessa behandlingar fungerar också som en oxidationsbarriär som förhindrar korrosion. När denna koppar används för att skapa laminatpaneler, binds den behandlade sidan till dielektrikumet, och den överblivna grova sidan förblir exponerad. Den exponerade sidan behöver ingen ytterligare uppruggning innan etsning; den kommer redan att ha tillräckligt med styrka för att binda till nästa lager i PCB-stapeln.

Tre varianter av omvänd behandlad kopparfolie inkluderar:

Kopparfolie med hög temperaturförlängning (HTE): Detta är en elektrodeponerad kopparfolie som uppfyller IPC-4562 Grade 3-specifikationer. Det exponerade ansiktet är också behandlat med en oxidationsbarriär för att förhindra korrosion under lagring.
Dubbelbehandlad folie: I denna kopparfolie appliceras behandlingen på båda sidor av filmen. Detta material kallas ibland trumsidesbehandlad folie.
Resistiv koppar: Detta klassificeras normalt inte som en ytbehandlad koppar. Denna kopparfolie använder en metallisk beläggning över den matta sidan av kopparn, som sedan ruggas till önskad nivå.
Ytbehandlingsapplicering i dessa kopparmaterial är enkel: folien rullas genom ytterligare elektrolytbad som applicerar en sekundär kopparplätering, följt av ett barriärfrölager och slutligen ett anti-färgad filmskikt.

PCB kopparfolie

Ytbehandlingsprocesser för kopparfolier. [Källa: Pytel, Steven G., et al. "Analys av kopparbehandlingar och effekterna på signalutbredning." 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Med dessa processer har du ett material som enkelt kan användas i standardkartongtillverkningsprocessen med minimal ytterligare bearbetning.

Valsad glödgat koppar

Valsade glödgade kopparfolier kommer att passera en rulle kopparfolie genom ett par rullar, som kallvalsar kopparplåten till önskad tjocklek. Grovheten hos det resulterande foliearket kommer att variera beroende på valsningsparametrarna (hastighet, tryck, etc.).

Det resulterande arket kan vara mycket slätt, och ränder är synliga på ytan av den valsade glödgade kopparplåten. Bilderna nedan visar en jämförelse mellan en galvanisk utfälld kopparfolie och en valsglödgad folie.

PCB kopparfolie jämförelse

Jämförelse av elektrodeponerade vs. valsade glödgade folier.
Lågprofil koppar
Detta är inte nödvändigtvis en typ av kopparfolie som du skulle tillverka med en alternativ process. Lågprofilkoppar är elektrolytisk utfälld koppar som behandlas och modifieras med en mikrouppruggningsprocess för att ge mycket låg medelråhet med tillräcklig uppruggning för vidhäftning till underlaget. Processerna för att tillverka dessa kopparfolier är normalt patentskyddade. Dessa folier kategoriseras ofta som ultralåg profil (ULP), mycket låg profil (VLP) och helt enkelt lågprofil (LP, cirka 1 mikron genomsnittlig grovhet).

Relaterade artiklar:

Varför används kopparfolie vid PCB-tillverkning?

Kopparfolie används i kretskort