Průmysl materiálů PCB strávil značné množství času vývojem materiálů, které poskytují nejnižší možnou ztrátu signálu. U vysokorychlostních a vysokofrekvenčních konstrukcí budou ztráty omezovat vzdálenost šíření signálu a zkreslovat signály a způsobí odchylku impedance, kterou lze vidět při měření TDR. Protože navrhujeme jakoukoli desku s plošnými spoji a vyvíjíme obvody, které pracují na vyšších frekvencích, může být lákavé rozhodnout se pro nejhladší možnou měď ve všech návrzích, které vytvoříte.

I když je pravda, že drsnost mědi vytváří další odchylky impedance a ztráty, jak hladká musí být vaše měděná fólie? Existují nějaké jednoduché metody, které můžete použít k překonání ztrát, aniž byste pro každý design vybrali ultra hladkou měď? V tomto článku se podíváme na tyto body a také na to, co můžete hledat, pokud začnete nakupovat materiály pro DPS.

TypyPCB měděná fólie

Normálně, když mluvíme o mědi na PCB materiálech, nemluvíme o konkrétním typu mědi, mluvíme pouze o její drsnosti. Různé metody nanášení mědi produkují filmy s různými hodnotami drsnosti, které lze jasně rozlišit na snímku ze skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Pokud budete pracovat na vysokých frekvencích (normálně 5 GHz WiFi nebo vyšší) nebo při vysokých rychlostech, věnujte pozornost typu mědi uvedenému v datovém listu vašeho materiálu.

Také se ujistěte, že rozumíte významu hodnot Dk v datovém listu. Podívejte se na tuto diskuzi podcastu s Johnem Coonrodem z Rogers a dozvíte se více o specifikacích Dk. S ohledem na to se podívejme na některé z různých typů měděné fólie PCB.

Elektrolyticky deponováno

V tomto procesu se buben otáčí elektrolytickým roztokem a k „narůstání“ měděné fólie na buben se používá elektrodepoziční reakce. Jak se buben otáčí, výsledný měděný film se pomalu navíjí na válec, čímž vzniká souvislý plát mědi, který lze později navinout na laminát. Bubenová strana mědi bude v podstatě odpovídat drsnosti bubnu, zatímco odkrytá strana bude mnohem drsnější.

Elektrolyticky nanesená měděná fólie PCB

Výroba elektrolyticky nanesené mědi.
Aby bylo možné použít ve standardním procesu výroby desek plošných spojů, bude hrubá strana mědi nejprve spojena s dielektrikem ze skleněné pryskyřice. Zbývající obnažená měď (strana bubnu) bude muset být záměrně chemicky zdrsněna (např. plazmovým leptáním), než bude možné ji použít ve standardním procesu laminace s mědí. To zajistí, že bude možné jej přilepit k další vrstvě v sestavě PCB.

Elektrolyticky nanášená měď s povrchovou úpravou

Neznám nejlepší termín, který zahrnuje všechny různé typy povrchových úpravměděné fólie, tedy výše uvedený nadpis. Tyto měděné materiály jsou nejlépe známé jako reverzně upravené fólie, ačkoli jsou k dispozici dvě další varianty (viz níže).

Reverzně upravené fólie využívají povrchovou úpravu, která se nanáší na hladkou stranu (strana bubnu) elektrolyticky naneseného měděného plechu. Ošetřující vrstva je jen tenký povlak, který záměrně zdrsňuje měď, takže bude mít větší přilnavost k dielektrickému materiálu. Tyto úpravy také působí jako oxidační bariéra, která zabraňuje korozi. Když se tato měď použije k vytvoření laminátových panelů, upravená strana se spojí s dielektrikem a zbylá hrubá strana zůstane odkrytá. Exponovaná strana nebude potřebovat žádné další zdrsnění před leptáním; již bude mít dostatečnou pevnost, aby se spojil s další vrstvou v sestavě DPS.

Tři varianty měděné fólie s reverzní úpravou zahrnují:

Měděná fólie pro prodloužení při vysoké teplotě (HTE): Jedná se o elektrolyticky nanesenou měděnou fólii, která vyhovuje specifikacím IPC-4562 Grade 3. Exponovaný povrch je také ošetřen oxidační bariérou, aby se zabránilo korozi během skladování.
Dvojitě upravená fólie: U této měděné fólie je úprava aplikována na obě strany fólie. Tento materiál se někdy nazývá fólie upravená na straně bubnu.
Odporová měď: Obvykle není klasifikována jako měď s povrchovou úpravou. Tato měděná fólie používá kovový povlak na matné straně mědi, který je následně zdrsněn na požadovanou úroveň.
Aplikace povrchové úpravy v těchto měděných materiálech je přímočará: fólie je válcována přes další elektrolytické lázně, které nanášejí sekundární měděné pokovení, následuje bariérová vrstva zárodků a nakonec vrstva filmu proti zakalení.

PCB měděná fólie

Procesy povrchové úpravy měděných fólií. [Zdroj: Pytel, Steven G., et al. "Analýza úpravy mědi a účinky na šíření signálu." V roce 2008 58. konference elektronických komponent a technologie, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Díky těmto procesům máte materiál, který lze snadno použít ve standardním procesu výroby desek s minimálním dodatečným zpracováním.

Válcovaná žíhaná měď

Válcované žíhané měděné fólie protáhnou roli měděné fólie dvojicí válců, které měděný plech za studena válcovají na požadovanou tloušťku. Drsnost výsledné fólie se bude lišit v závislosti na parametrech válcování (rychlost, tlak atd.).

Výsledný plech může být velmi hladký a na povrchu válcovaně žíhaného měděného plechu jsou viditelné rýhy. Níže uvedené obrázky ukazují srovnání mezi elektrolyticky nanesenou měděnou fólií a válcovanou žíhanou fólií.

Srovnání měděné fólie PCB

Porovnání galvanicky nanášených fólií a žíhaných fólií.
Nízkoprofilová měď
Nejedná se nutně o typ měděné fólie, kterou byste vyrobili alternativním postupem. Nízkoprofilová měď je elektrolyticky nanesená měď, která je upravena a upravena procesem mikrozdrsnění tak, aby poskytovala velmi nízkou průměrnou drsnost s dostatečným zdrsněním pro přilnavost k substrátu. Procesy výroby těchto měděných fólií jsou obvykle vlastní. Tyto fólie jsou často kategorizovány jako ultra-nízkoprofilové (ULP), velmi nízkoprofilové (VLP) a jednoduše nízkoprofilové (LP, průměrná drsnost přibližně 1 mikron).

Související články:

Proč se při výrobě PCB používá měděná fólie?

Měděná fólie použitá v desce s plošnými spoji