Průmysl materiálů pro desky plošných spojů strávil značné množství času vývojem materiálů, které poskytují co nejnižší ztráty signálu. U vysokorychlostních a vysokofrekvenčních konstrukcí ztráty omezují šíření signálu a zkreslují signály a vytvářejí odchylku impedance, kterou lze pozorovat při měřeních TDR. Při navrhování desek plošných spojů a vývoji obvodů, které pracují na vyšších frekvencích, může být lákavé zvolit co nejhladší měď ve všech návrzích, které vytváříte.

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 museli pro každý návrh vybírat ultra hladkou měď? V tomto článku se podíváme na tyto body a také na to, na co se zaměřit, pokud začnete nakupovat materiály pro vrstvení plošných spojů.

TypyMěděná fólie pro desky plošných spojů

Když mluvíme o mědi na deskách plošných spojů, obvykle nemluvíme o konkrétním typu mědi, ale pouze o její drsnosti. Různé metody nanášení mědi vytvářejí filmy s různými hodnotami drsnosti, které lze jasně rozlišit na snímku z rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM). Pokud budete pracovat na vysokých frekvencích (obvykle 5 GHz WiFi nebo vyšších) nebo při vysokých rychlostech, věnujte pozornost typu mědi uvedenému v datovém listu materiálu.

Také se ujistěte, že rozumíte významu hodnot Dk v datovém listu. Podívejte se na tento podcast s Johnem Coonrodem z Rogers, kde se dozvíte více o specifikacích Dk. S ohledem na to se podívejme na některé různé typy měděných fólií pro desky plošných spojů.

Elektrolyticky nanesené

V tomto procesu se buben roztočí elektrolytickým roztokem a pomocí elektrolytické reakce se na něj „nanese“ měděná fólie. Jak se buben otáčí, výsledná měděná fólie se pomalu navíjí na válec, čímž vznikne souvislý plát mědi, který lze později navinout na laminát. Drsnost mědi na straně bubnu bude v podstatě odpovídat drsnosti bubnu, zatímco odkrytá strana bude mnohem drsnější.

Měděná fólie z elektrolyticky nanesených desek plošných spojů

Výroba elektrolyticky nanesené mědi.
Aby bylo možné použít měď ve standardním procesu výroby desek plošných spojů (PCB), bude nejprve drsná strana mědi spojena s dielektrikem ze skelné pryskyřice. Zbývající odkrytá měď (strana bubnu) bude muset být před použitím ve standardním procesu laminace měděným plátováním záměrně chemicky zdrsněna (např. plazmovým leptáním). Tím se zajistí, že ji bude možné spojit s další vrstvou v soustavě desek plošných spojů.

Povrchově upravená elektrolyticky nanesená měď

Neznám nejlepší termín, který by zahrnoval všechny různé typy povrchově ošetřených materiálů.měděné fólie, proto výše uvedený nadpis. Tyto měděné materiály jsou nejlépe známé jako reverzně zpracované fólie, ačkoli jsou k dispozici dvě další varianty (viz níže).

Reverzně ošetřené fólie používají povrchovou úpravu, která se nanáší na hladkou stranu (stranu válce) elektrolyticky naneseného měděného plechu. Ošetřovací vrstva je jen tenký povlak, který záměrně zdrsňuje měď, aby měla větší přilnavost k dielektrickému materiálu. Tato úprava také funguje jako oxidační bariéra, která zabraňuje korozi. Když se tato měď použije k výrobě laminátových panelů, ošetřená strana se spojí s dielektrikem a zbývající drsná strana zůstává odkrytá. Odkrytá strana nebude před leptáním potřebovat žádné další zdrsnění; bude již mít dostatečnou pevnost, aby se spojila s další vrstvou v souvrství desky plošných spojů.

Mezi tři varianty reverzně ošetřené měděné fólie patří:

Měděná fólie s prodloužením za vysokých teplot (HTE): Jedná se o elektrolyticky nanášenou měděnou fólii, která splňuje specifikace IPC-4562 Grade 3. Exponovaná strana je také ošetřena oxidační bariérou, která zabraňuje korozi během skladování.
Dvojitě ošetřená fólie: U této měděné fólie je ošetření aplikováno na obě strany filmu. Tento materiál se někdy nazývá fólie ošetřená na straně bubnu.
Odporová měď: Tato měď se obvykle neklasifikuje jako měď s povrchovou úpravou. Tato měděná fólie používá kovový povlak na matné straně mědi, která je poté zdrsněna na požadovanou úroveň.
Aplikace povrchové úpravy u těchto měděných materiálů je přímočará: fólie se válcuje přes další elektrolytické lázně, které nanášejí sekundární měděný povlak, následovaný bariérovou vrstvou a nakonec vrstvou proti zabarvení.

Měděná fólie na desce plošných spojů

Procesy povrchové úpravy měděných fólií. [Zdroj: Pytel, Steven G. a kol. „Analýza úprav mědi a jejich vliv na šíření signálu.“ In 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, 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 a žíhané měděné fólie procházejí rolkou měděné fólie dvojicí válců, které měděný plech válcují za studena na požadovanou tloušťku. Drsnost výsledného fóliového plechu se bude měnit v závislosti na parametrech válcování (rychlost, tlak atd.).

Výsledný plech může být velmi hladký a na povrchu válcovaného a žíhaného měděného plechu jsou viditelné ryhy. Obrázky níže ukazují srovnání mezi elektrolyticky nanesenou měděnou fólií a válcovanou a žíhanou fólií.

Porovnání měděné fólie na desce plošných spojů

Srovnání elektrolyticky nanesených a válcovaných žíhaných fólií.
Nízkoprofilová měď
Nejedná se nutně o typ měděné fólie, kterou byste vyrobili alternativním procesem. Nízkoprofilová měď je elektrolyticky nanesená měď, která je ošetřena a upravena procesem mikrodrsnění, aby se dosáhlo velmi nízké průměrné drsnosti s dostatečným zdrsněním pro přilnavost k substrátu. Procesy výroby těchto měděných fólií jsou obvykle patentované. Tyto fólie se často kategorizují jako ultranízkoprofilové (ULP), velmi nízkoprofilové (VLP) a jednoduše nízkoprofilové (LP, průměrná drsnost přibližně 1 mikron).

Související články：

Proč se měděná fólie používá při výrobě desek plošných spojů?

Měděná fólie používaná v deskách plošných spojů