Industrija PCB materijala provela je značajnu količinu vremena razvijajući materijale koji pružaju najmanji mogući gubitak signala. Kod dizajna velike brzine i visoke frekvencije, gubici će ograničiti udaljenost širenja signala i iskriviti signale, te će stvoriti odstupanje impedancije koje se može vidjeti u TDR mjerenjima. Kako dizajniramo bilo koju tiskanu ploču i razvijamo sklopove koji rade na višim frekvencijama, može biti primamljivo odlučiti se za najglađi mogući bakar u svim dizajnima koje stvarate.

Iako je istina da hrapavost bakra stvara dodatna odstupanja impedancije i gubitke, koliko glatka vaša bakrena folija zapravo treba biti? Postoje li neke jednostavne metode koje možete koristiti za prevladavanje gubitaka bez odabira ultra glatkog bakra za svaki dizajn? U ovom ćemo članku pogledati te točke, kao i na što možete paziti ako počnete kupovati materijale za slaganje PCB-a.

VrsteBakrena folija za PCB

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

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

Elektrodeponirano

U ovom procesu, bubanj se vrti kroz elektrolitičku otopinu, a reakcija elektrotaloženja se koristi za "uzgojavanje" bakrene folije na bubnju. Kako se bubanj okreće, rezultirajući bakreni film se polako namotava na valjak, dajući kontinuirani sloj bakra koji se kasnije može namotati na laminat. Strana bakra na kojoj se nalazi bubanj u biti će odgovarati hrapavosti bubnja, dok će izložena strana biti mnogo hrapavija.

Elektrodeponirana PCB bakrena folija

Proizvodnja elektrodeponiranog bakra.
Kako bi se koristio u standardnom procesu izrade PCB-a, hrapava strana bakra prvo će se spojiti s dielektrikom od staklene smole. Preostali izloženi bakar (strana bubnja) morat će se namjerno kemijski ohrapati (npr. plazma jetkanjem) prije nego što se može koristiti u standardnom procesu laminiranja bakrenom oblogom. To će osigurati da se može spojiti na sljedeći sloj u snopu PCB-a.

Površinski obrađeni elektrodeponirani bakar

Ne znam najbolji izraz koji obuhvaća sve različite vrste tretiranih površinabakrene folije, stoga i gornji naslov. Ovi bakreni materijali najpoznatiji su kao obrnuto obrađene folije, iako su dostupne još dvije varijacije (vidi dolje).

Obrnuto obrađene folije koriste površinsku obradu koja se nanosi na glatku stranu (stranu bubnja) elektrohemijski nanesenog bakrenog lima. Sloj obrade je samo tanki premaz koji namjerno čini bakar hrapavim, kako bi imao veću adheziju na dielektrični materijal. Ovi tretmani također djeluju kao oksidacijska barijera koja sprječava koroziju. Kada se ovaj bakar koristi za izradu laminatnih ploča, obrađena strana se veže za dielektrik, a preostala hrapava strana ostaje izložena. Izložena strana neće trebati nikakvo dodatno hrapavo čišćenje prije jetkanja; već će imati dovoljno čvrstoće da se veže za sljedeći sloj u snopu PCB-a.

Tri varijacije obrnuto obrađene bakrene folije uključuju:

Bakrena folija otporna na visoke temperature (HTE): Ovo je elektrohemijski nanesena bakrena folija koja je u skladu sa specifikacijama IPC-4562 Grade 3. Izložena strana je također tretirana oksidacijskom barijerom kako bi se spriječila korozija tijekom skladištenja.
Dvostruko obrađena folija: Kod ove bakrene folije, tretman se nanosi na obje strane filma. Ovaj materijal se ponekad naziva folija obrađena na strani bubnja.
Otporni bakar: Ovo se obično ne klasificira kao površinski obrađeni bakar. Ova bakrena folija koristi metalni premaz preko mat strane bakra, koja se zatim hrapa do željene razine.
Primjena površinske obrade kod ovih bakrenih materijala je jednostavna: folija se valja kroz dodatne elektrolitske kupke koje nanose sekundarni bakreni premaz, nakon čega slijedi sloj barijere i na kraju sloj filma protiv tamnjenja.

Bakrena folija na PCB-u

Postupci površinske obrade bakrenih folija. [Izvor: Pytel, Steven G. i dr. "Analiza obrade bakra i učinaka na širenje signala." U 58. konferenciji o elektroničkim komponentama i tehnologiji 2008., str. 1144-1149. IEEE, 2008.]
S ovim procesima imate materijal koji se može lako koristiti u standardnom procesu izrade ploča uz minimalnu dodatnu obradu.

Valjani žareni bakar

Valjano-žarene bakrene folije propuštaju rolu bakrene folije kroz par valjaka, koji će hladno valjati bakreni lim do željene debljine. Hrapavost rezultirajućeg lima folije varirat će ovisno o parametrima valjanja (brzina, tlak itd.).

Dobiveni lim može biti vrlo gladak, a na površini valjano žarenog bakrenog lima vidljive su pruge. Slike u nastavku prikazuju usporedbu elektrohemijski nanesene bakrene folije i valjano žarene folije.

Usporedba bakrene folije s PCB-om

Usporedba elektrohemijski nanesenih i valjano žarenih folija.
Bakar niskog profila
Ovo nije nužno vrsta bakrene folije koju biste izradili alternativnim postupkom. Niskoprofilni bakar je elektrohemijski nanesen bakar koji je obrađen i modificiran postupkom mikro-hrapavosti kako bi se osigurala vrlo niska prosječna hrapavost s dovoljnom hrapavošću za prianjanje na podlogu. Postupci za proizvodnju ovih bakrenih folija obično su vlasnički. Ove folije se često kategoriziraju kao ultra-niskoprofilne (ULP), vrlo niskoprofilne (VLP) i jednostavno niskoprofilne (LP, prosječna hrapavost približno 1 mikron).

Povezani članci：

Zašto se bakrena folija koristi u proizvodnji PCB-a?

Bakrena folija koja se koristi u tiskanim pločama