Odvetvie materiálov PCB strávilo značné množstvo času vývojom materiálov, ktoré poskytujú najnižšiu možnú stratu signálu. Pri vysokorýchlostných a vysokofrekvenčných dizajnoch straty obmedzia vzdialenosť šírenia signálu a skreslia signály a vytvoria odchýlku impedancie, ktorú možno vidieť pri meraniach TDR. Keďže navrhujeme akúkoľvek dosku plošných spojov a vyvíjame obvody, ktoré pracujú pri vyšších frekvenciách, môže byť lákavé rozhodnúť sa pre najhladšiu možnú meď vo všetkých dizajnoch, ktoré vytvoríte.

Aj keď je pravda, že drsnosť medi vytvára dodatočnú odchýlku impedancie a straty, aká hladká musí byť vaša medená fólia? Existujú nejaké jednoduché metódy, ktoré môžete použiť na prekonanie strát bez toho, aby ste pre každý dizajn vybrali ultra hladkú meď? V tomto článku sa pozrieme na tieto body, ako aj na to, čo môžete hľadať, ak začnete nakupovať materiály na zostavenie PCB.

TypyPCB medená fólia

Normálne, keď hovoríme o medi na materiáloch PCB, nehovoríme o konkrétnom type medi, hovoríme len o jej drsnosti. Rôzne metódy nanášania medi vytvárajú filmy s rôznymi hodnotami drsnosti, ktoré možno jasne rozlíšiť na snímke zo skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM). Ak budete pracovať pri vysokých frekvenciách (zvyčajne 5 GHz WiFi alebo viac) alebo pri vysokých rýchlostiach, venujte pozornosť typu medi špecifikovanému vo vašom technickom liste.

Tiež sa uistite, že rozumiete významu hodnôt Dk v údajovom hárku. Pozrite si túto diskusiu podcastu s Johnom Coonrodom z Rogers a dozviete sa viac o špecifikáciách Dk. S ohľadom na to sa pozrime na niektoré z rôznych typov medenej fólie PCB.

Elektrodeponované

V tomto procese sa bubon otáča cez elektrolytický roztok a na „narastanie“ medenej fólie na bubon sa používa elektrolytická reakcia. Ako sa bubon otáča, výsledná medená fólia sa pomaly navíja na valec, čím vzniká súvislá vrstva medi, ktorú možno neskôr navinúť na laminát. Bubnová strana medi bude v podstate zodpovedať drsnosti bubna, zatiaľ čo odkrytá strana bude oveľa drsnejšia.

Elektricky nanesená medená fólia PCB

Elektrodepozitná výroba medi.
Aby sa mohla použiť v štandardnom procese výroby PCB, drsná strana medi sa najskôr pripojí k dielektriku zo skla a živice. Zostávajúca odkrytá meď (strana bubna) bude musieť byť zámerne chemicky zdrsnená (napr. plazmovým leptaním) predtým, ako sa bude môcť použiť v štandardnom procese laminovania s medeným povlakom. Tým sa zabezpečí, že sa bude dať spojiť s ďalšou vrstvou v zostave PCB.

Elektricky nanesená meď s povrchovou úpravou

Nepoznám najlepší termín, ktorý zahŕňa všetky rôzne typy povrchovej úpravymedené fólie, teda vyššie uvedený nadpis. Tieto medené materiály sú najlepšie známe ako reverzne upravené fólie, hoci sú k dispozícii dve ďalšie variácie (pozri nižšie).

Reverzne upravené fólie využívajú povrchovú úpravu, ktorá sa nanáša na hladkú stranu (strana bubna) elektrolyticky naneseného medeného plechu. Ošetrovacia vrstva je len tenký povlak, ktorý zámerne zdrsňuje meď, takže bude mať väčšiu priľnavosť k dielektrickému materiálu. Tieto úpravy tiež pôsobia ako oxidačná bariéra, ktorá zabraňuje korózii. Keď sa táto meď použije na vytvorenie laminátových panelov, upravená strana sa spojí s dielektrikom a zvyšná drsná strana zostane odkrytá. Odkrytá strana nebude potrebovať žiadne ďalšie zdrsnenie pred leptaním; už bude mať dostatočnú pevnosť na to, aby sa spojil s ďalšou vrstvou v zostave DPS.

Tri variácie medenej fólie s reverznou úpravou zahŕňajú:

Medená fólia pre predĺženie pri vysokej teplote (HTE): Toto je elektrolyticky nanesená medená fólia, ktorá vyhovuje špecifikáciám IPC-4562 Grade 3. Odkrytá strana je tiež ošetrená oxidačnou bariérou, aby sa zabránilo korózii počas skladovania.
Dvojitá úprava fólie: V tejto medenej fólii je úprava aplikovaná na obe strany fólie. Tento materiál sa niekedy nazýva fólia upravená na strane bubna.
Odporová meď: Bežne sa neklasifikuje ako meď s povrchovou úpravou. Táto medená fólia používa kovový povlak na matnej strane medi, ktorý je potom zdrsnený na požadovanú úroveň.
Aplikácia povrchovej úpravy v týchto medených materiáloch je jednoduchá: fólia sa valcuje cez ďalšie elektrolytické kúpele, ktoré aplikujú sekundárne medené pokovovanie, po ktorom nasleduje bariérová vrstva zárodkov a nakoniec vrstva filmu proti zafarbeniu.

PCB medená fólia

Procesy povrchovej úpravy medených fólií. [Zdroj: Pytel, Steven G., et al. "Analýza spracovania medi a účinkov na šírenie signálu." V roku 2008 58. konferencia elektronických komponentov a technológií, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
S týmito procesmi máte materiál, ktorý možno ľahko použiť v štandardnom procese výroby dosiek s minimálnym dodatočným spracovaním.

Valcovaná žíhaná meď

Valcované a žíhané medené fólie prejdú rolkou medenej fólie cez dvojicu valcov, ktoré budú valcovať medený plech za studena na požadovanú hrúbku. Drsnosť výslednej fólie sa bude meniť v závislosti od parametrov valcovania (rýchlosť, tlak atď.).

Výsledný plech môže byť veľmi hladký a na povrchu valcovaného a žíhaného medeného plechu sú viditeľné ryhy. Obrázky nižšie ukazujú porovnanie medzi elektrolyticky nanesenou medenou fóliou a valcovanou žíhanou fóliou.

Porovnanie medenej fólie PCB

Porovnanie elektrolyticky nanášaných fólií a valcovaných žíhaných fólií.
Nízkoprofilová meď
Toto nie je nevyhnutne typ medenej fólie, ktorú by ste vyrobili alternatívnym postupom. Nízkoprofilová meď je elektrolyticky nanesená meď, ktorá je upravená a modifikovaná procesom mikrozdrsnenia, aby sa zabezpečila veľmi nízka priemerná drsnosť s dostatočným zdrsnením pre priľnavosť k substrátu. Procesy výroby týchto medených fólií sú zvyčajne patentované. Tieto fólie sú často kategorizované ako ultranízkoprofilové (ULP), veľmi nízkoprofilové (VLP) a jednoducho nízkoprofilové (LP, priemerná drsnosť približne 1 mikrón).

Súvisiace články:

Prečo sa medená fólia používa pri výrobe PCB?

Medená fólia použitá v doske plošných spojov