Priemysel s materiálmi pre dosky plošných spojov strávil značné množstvo času vývojom materiálov, ktoré poskytujú čo najnižšie straty signálu. Pri vysokorýchlostných a vysokofrekvenčných návrhoch straty obmedzujú vzdialenosť šírenia signálu a skresľujú signály, čo spôsobuje odchýlku impedancie, ktorú možno pozorovať pri meraniach TDR. Keďže navrhujeme akúkoľvek dosku plošných spojov a vyvíjame obvody, ktoré pracujú na vyšších frekvenciách, môže byť lákavé zvoliť si čo najhladšiu meď vo všetkých návrhoch, ktoré vytvárate.

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 museli pre každý dizajn vyberať ultra hladkú meď? V tomto článku sa pozrieme na tieto body, ako aj na to, na čo si dať pozor, ak začnete nakupovať materiály pre dosky plošných spojov.

TypyMedená fólia na doske plošných spojov

Keď hovoríme o medi na materiáloch DPS, zvyčajne nehovoríme o konkrétnom type medi, hovoríme iba 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 uvedenému v technickom liste materiálu.

Taktiež sa uistite, že rozumiete významu hodnôt Dk v technickom liste. Pozrite si túto podcastovú diskusiu s Johnom Coonrodom z Rogers, kde sa dozviete viac o špecifikáciách Dk. S týmto vedomím sa pozrime na niektoré rôzne typy medených fólií pre dosky plošných spojov.

Elektrolyticky nanesené

V tomto procese sa bubon otáča elektrolytickým roztokom a elektrolytická reakcia sa používa na „nanesenie“ medenej fólie na bubon. Ako sa bubon otáča, výsledná medená fólia sa pomaly navíja na valec, čím sa vytvorí súvislý plát medi, ktorý sa neskôr môže navinúť na laminát. Strana bubna s medenou fóliou bude v podstate zodpovedať drsnosti bubna, zatiaľ čo exponovaná strana bude oveľa drsnejšia.

Medená fólia z elektrolyticky nanesených PCB

Výroba elektrolyticky nanesenej medi.
Aby sa daná meď mohla použiť v štandardnom procese výroby dosiek plošných spojov, drsná strana medi sa najskôr spojí s dielektrikom zo sklenenej živice. Zostávajúca odkrytá meď (strana bubna) sa musí pred použitím v štandardnom procese laminovania medeným plátovaním zámerne chemicky zdrsniť (napr. plazmovým leptaním). Tým sa zabezpečí, že sa dá spojiť s ďalšou vrstvou v zostave dosiek plošných spojov.

Povrchovo upravená elektrolyticky nanesená meď

Neviem, aký najlepší termín by zahŕňal všetky rôzne typy povrchovo upravených materiálov.medené fólie, preto vyššie uvedený nadpis. Tieto medené materiály sú najznámejšie ako reverzne ošetrené fólie, hoci sú k dispozícii dve ďalšie varianty (pozri nižšie).

Reverzne ošetrené fólie používajú povrchovú úpravu, ktorá sa nanáša na hladkú stranu (stranu valca) elektrolyticky naneseného medeného plechu. Ošetrovacia vrstva je len tenký povlak, ktorý zámerne zdrsňuje meď, aby mala väčšiu priľnavosť k dielektrickému materiálu. Tieto úpravy tiež fungujú ako oxidačná bariéra, ktorá zabraňuje korózii. Keď sa táto meď použije na výrobu laminátových panelov, ošetrená strana sa spojí s dielektrikom a zvyšná drsná strana zostáva odkrytá. Odkrytá strana nebude pred leptaním potrebovať žiadne ďalšie zdrsnenie; už bude mať dostatočnú pevnosť na to, aby sa spojila s ďalšou vrstvou v zostave dosky plošných spojov.

Tri variácie reverzne ošetrenej medenej fólie zahŕňajú:

Medená fólia s predĺžením pri vysokej teplote (HTE): Ide o elektrolyticky nanesenú medenú fóliu, ktorá spĺňa špecifikácie IPC-4562 Grade 3. Exponovaná strana je tiež ošetrená oxidačnou bariérou, aby sa zabránilo korózii počas skladovania.
Dvojito upravená fólia: V tejto medenej fólii sa úprava aplikuje na obe strany filmu. Tento materiál sa niekedy nazýva fólia upravená na strane bubna.
Odporová meď: Táto meď sa bežne neklasifikuje ako povrchovo upravená meď. Táto medená fólia používa kovový povlak na matnej strane medi, ktorá sa potom zdrsní na požadovanú úroveň.
Aplikácia povrchovej úpravy v týchto medených materiáloch je jednoduchá: fólia sa valcuje cez ďalšie elektrolytické kúpele, ktoré nanášajú sekundárny medený povlak, po ktorom nasleduje bariérová vrstva a nakoniec vrstva proti zašpineniu.

Medená fólia na plošných spojoch

Procesy povrchovej úpravy medených fólií. [Zdroj: Pytel, Steven G. a kol. „Analýza povrchových úprav medi a ich vplyv na šírenie signálu.“ In 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, str. 1144 – 1149. IEEE, 2008.]
Vďaka týmto procesom máte materiál, ktorý sa dá ľahko použiť v štandardnom procese výroby dosiek s minimálnym dodatočným spracovaním.

Valcovaná a žíhaná meď

Valcované a žíhané medené fólie prechádzajú kotúčom medenej fólie cez dvojicu valcov, ktoré za studena valcujú medený plech na požadovanú hrúbku. Drsnosť výsledného fóliového plechu 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 zobrazujú porovnanie medzi elektrolyticky nanesenou medenou fóliou a valcovanou a žíhanou fóliou.

Porovnanie medenej fólie na PCB

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

Súvisiace články：

Prečo sa medená fólia používa pri výrobe dosiek plošných spojov?

Medená fólia používaná v doskách plošných spojov