Industrija PCB materijala provela je značajnu količinu vremena razvijajući materijale koji omogućuju najmanji mogući gubitak signala. Za velike brzine i visoke frekvencije, gubici će ograničiti udaljenost širenja signala i izobličiti signale, te će stvoriti odstupanje impedancije koje se može vidjeti u TDR mjerenjima. Budući da dizajniramo bilo koju tiskanu ploču i razvijamo strujne krugove koji rade na višim frekvencijama, moglo bi biti primamljivo odlučiti se za najglađi mogući bakar u svim dizajnima koje izradite.

Iako je istina da hrapavost bakra stvara dodatno odstupanje impedancije i gubitke, koliko vaša bakrena folija doista mora biti glatka? Postoje li neke jednostavne metode koje možete koristiti za prevladavanje gubitaka bez odabira ultraglatkog bakra za svaki dizajn? Pogledat ćemo ove točke u ovom članku, kao i ono što možete tražiti ako počnete kupovati PCB materijale za slaganje.

VrstePCB bakrena folija

Obično kada govorimo o bakru na PCB materijalima, ne govorimo o specifičnoj vrsti bakra, govorimo samo o njegovoj hrapavosti. Različite metode taloženja bakra proizvode filmove s različitim vrijednostima hrapavosti, koje se mogu jasno razlikovati na slici skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM). Ako ćete raditi na visokim frekvencijama (obično 5 GHz WiFi ili više) ili na velikim brzinama, obratite pozornost na vrstu bakra navedenu u podatkovnoj tablici materijala.

Također, pobrinite se da razumijete značenje Dk vrijednosti u podatkovnoj tablici. Pogledajte ovu podcast raspravu s Johnom Coonrodom iz Rogersa da biste saznali više o Dk specifikacijama. Imajući to na umu, pogledajmo neke od različitih vrsta PCB bakrene folije.

Elektrotaloženo

U ovom procesu, bubanj se okreće kroz elektrolitičku otopinu, a reakcija elektrotaloženja koristi se za "uzgoj" bakrene folije na bubnju. Kako se bubanj okreće, dobiveni bakreni film polako se umotava na valjak, dajući kontinuiranu bakrenu ploču koja se kasnije može smotati na laminat. Strana bubnja bakra u biti će odgovarati hrapavosti bubnja, dok će izložena strana biti puno grublja.

Elektrotaložena PCB bakrena folija

Proizvodnja elektrotaloženog bakra.
Da bi se koristio u standardnom procesu proizvodnje PCB-a, hrapava strana bakra prvo će se spojiti na dielektrik od staklene smole. Preostali izloženi bakar (strana bubnja) morat će se namjerno kemijski ohrapaviti (npr. plazma nagrizanjem) prije nego što se može koristiti u standardnom procesu laminiranja obloženog bakrom. To će osigurati da se može spojiti na sljedeći sloj u PCB skupu.

Površinski obrađeni elektrodeponirani bakar

Ne znam koji je najbolji izraz koji obuhvaća sve različite vrste tretiranih površinabakrene folije, dakle gornji naslov. Ovi bakreni materijali najpoznatiji su kao obrnuto tretirane folije, iako su dostupne dvije druge varijante (vidi dolje).

Obrnuto tretirane folije koriste površinski tretman koji se primjenjuje na glatku stranu (strana bubnja) elektrotaloženog bakrenog lima. Sloj za obradu je samo tanki premaz koji namjerno čini bakar grubim, tako da će imati bolje prianjanje na dielektrični materijal. Ovi tretmani također djeluju kao oksidacijska barijera koja sprječava koroziju. Kada se ovaj bakar koristi za izradu laminatnih ploča, tretirana strana je vezana za dielektrik, a ostatak hrapave strane ostaje izložen. Izložena strana neće trebati nikakvo dodatno ohrapavljavanje prije jetkanja; već će imati dovoljno snage da se veže za sljedeći sloj u PCB skupu.

Tri varijante obrnuto tretirane bakrene folije uključuju:

Bakrena folija visoke temperature (HTE): Ovo je elektrotaložena bakrena folija koja je u skladu sa specifikacijama IPC-4562 Grade 3. Izloženo lice također je tretirano oksidacijskom barijerom kako bi se spriječila korozija tijekom skladištenja.
Dvostruko tretirana folija: Kod ove bakrene folije tretman se primjenjuje na obje strane filma. Ovaj materijal se ponekad naziva folija tretirana na strani bubnja.
Otporni bakar: ovo se obično ne klasificira kao površinski obrađen bakar. Ova bakrena folija koristi metalni premaz preko mat strane bakra, koji se zatim ohrapavi do željene razine.
Primjena površinske obrade u ovim bakrenim materijalima je jednostavna: folija se kotrlja kroz dodatne elektrolitske kupke koje nanose sekundarnu bakrenu prevlaku, nakon čega slijedi zaštitni sloj klice i konačno sloj filma protiv mrljanja.

PCB bakrena folija

Postupci površinske obrade bakrenih folija. [Izvor: Pytel, Steven G., et al. "Analiza tretmana bakrom i učinaka na širenje signala." 2008. 58. konferencija o elektroničkim komponentama i tehnologiji, str. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Ovim postupcima imate materijal koji se lako može koristiti u standardnom procesu izrade ploča uz minimalnu dodatnu obradu.

Valjani-žareni bakar

Valjano-žarene bakrene folije provući će rolu bakrene folije kroz par valjaka koji će hladno valjati bakreni lim na željenu debljinu. Hrapavost dobivenog folijskog lista varirat će ovisno o parametrima valjanja (brzina, pritisak, itd.).

Dobiveni lim može biti vrlo gladak, a na površini valjanog-žarenog bakrenog lima vidljive su brazde. Slike u nastavku prikazuju usporedbu između elektrotaložene bakrene folije i smotane-žarene folije.

Usporedba PCB bakrene folije

Usporedba elektrotaloženih naspram valjanih-žarenih folija.
Niskoprofilni bakar
Ovo nije nužno vrsta bakrene folije koju biste proizveli alternativnim postupkom. Niskoprofilni bakar je elektrotaloženi bakar koji je tretiran i modificiran postupkom mikro-hrapavosti kako bi se osigurala vrlo niska prosječna hrapavost s dovoljnom hrapavošću za prianjanje na podlogu. Procesi za proizvodnju ovih bakrenih folija obično su zaštićeni. Te se folije često kategoriziraju kao ultraniskoprofilne (ULP), vrlo niskoprofilne (VLP) i jednostavno niskoprofilne (LP, prosječna hrapavost oko 1 mikrona).

Povezani članci:

Zašto se bakrena folija koristi u proizvodnji PCB-a?

Bakrena folija koja se koristi u tiskanim pločama