В индустрии материалов для печатных плат было потрачено немало времени на разработку материалов, обеспечивающих минимально возможные потери сигнала. В высокоскоростных и высокочастотных конструкциях потери ограничивают дальность распространения сигнала и искажают его, а также создают отклонение импеданса, которое можно увидеть при измерениях TDR. Поскольку мы проектируем любую печатную плату и разрабатываем схемы, работающие на более высоких частотах, может возникнуть соблазн выбрать максимально гладкую медь во всех создаваемых вами конструкциях.

Шероховатость меди действительно создаёт дополнительные отклонения импеданса и потери, но насколько гладкой должна быть медная фольга? Существуют ли простые способы снижения потерь, не выбирая сверхгладкую медь для каждой конструкции? Мы рассмотрим эти вопросы в этой статье, а также расскажем, на что следует обратить внимание при выборе материалов для стекирования печатных плат.

ТипыМедная фольга для печатной платы

Обычно, когда речь идёт о меди на печатных платах, мы не говорим о конкретном типе меди, а только о её шероховатости. Различные методы осаждения меди дают плёнки с разной шероховатостью, которую можно чётко различить на снимке, полученном с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Если вы планируете работать на высоких частотах (обычно 5 ГГц Wi-Fi или выше) или на высоких скоростях, обратите внимание на тип меди, указанный в техническом описании вашего материала.

Также убедитесь, что вы понимаете значение Dk в техническом описании. Посмотрите этот подкаст с Джоном Кунродом из Rogers, чтобы узнать больше о спецификациях Dk. Учитывая это, давайте рассмотрим некоторые типы медной фольги для печатных плат.

Электроосажденный

В этом процессе барабан вращается в электролите, и медная фольга «выращивается» на нём посредством реакции электроосаждения. При вращении барабана образующаяся медная плёнка медленно наматывается на валик, образуя сплошной лист меди, который затем можно намотать на ламинат. Поверхность меди, соприкасающаяся с барабаном, практически соответствует его шероховатости, в то время как внешняя сторона будет значительно шероховатой.

Электроосажденная медная фольга для печатных плат

Производство электроосажденной меди.
Для использования в стандартном процессе изготовления печатных плат шероховатая сторона медной пластины сначала приклеивается к диэлектрику из стеклосмолы. Оставшаяся открытая медная поверхность (сторона барабана) должна быть специально обработана химическим способом (например, плазменным травлением) перед использованием в стандартном процессе ламинирования медной пластиной. Это обеспечит её приклеивание к следующему слою в стеке печатной платы.

Электроосажденная медь с обработанной поверхностью

Я не знаю лучшего термина, который бы охватывал все различные типы обработанных поверхностей.медная фольга, отсюда и заголовок выше. Эти медные материалы наиболее известны как фольга с обратной обработкой, хотя существуют и два других варианта (см. ниже).

Фольга с обратной обработкой использует обработку поверхности, которая наносится на гладкую (барабанную) сторону гальванизированного медного листа. Слой обработки — это просто тонкое покрытие, которое намеренно делает медь шероховатой, обеспечивая лучшую адгезию к диэлектрику. Эта обработка также действует как барьер от окисления, предотвращая коррозию. При использовании этой меди для создания ламинированных панелей обработанная сторона соединяется с диэлектриком, а оставшаяся шероховатая сторона остаётся открытой. Открытой стороне не требуется дополнительная обработка перед травлением; она уже имеет достаточную прочность для соединения со следующим слоем в стеке печатной платы.

Три варианта медной фольги с обратной обработкой включают:

Медная фольга с высокой степенью удлинения при высоких температурах (HTE): это электроосаждённая медная фольга, соответствующая требованиям IPC-4562 Grade 3. Открытая поверхность также обработана защитным слоем от окисления для предотвращения коррозии во время хранения.
Фольга с двойной обработкой: в этой медной фольге обработка наносится на обе стороны. Такой материал иногда называют фольгой с обработкой на барабанной стороне.
Резистивная медь: обычно не относится к меди с обработанной поверхностью. Эта медная фольга представляет собой металлизированное покрытие, нанесенное на матовую сторону меди, которая затем становится шероховатой до желаемого уровня.
Применение обработки поверхности для этих медных материалов просто: фольга прокатывается через дополнительные электролитные ванны, в которых наносится вторичное медное покрытие, затем барьерный затравочный слой и, наконец, слой пленки, препятствующей потускнению.

медная фольга для печатной платы

Процессы обработки поверхности медной фольги. [Источник: Pytel, Steven G. и др. «Анализ обработки меди и её влияния на распространение сигнала». 58-я конференция «Электронные компоненты и технологии», 2008 г., стр. 1144–1149. IEEE, 2008.]
Благодаря этим процессам вы получаете материал, который можно легко использовать в стандартном процессе изготовления печатных плат с минимальной дополнительной обработкой.

Прокатно-отожженная медь

Прокатанные и отожжённые медные фольги проходят через пару валков, которые прокатывают медный лист в холодном состоянии до нужной толщины. Шероховатость полученного листа фольги зависит от параметров прокатки (скорости, давления и т. д.).

Полученный лист может быть очень гладким, и на поверхности прокатанно-отожжённого медного листа видны борозды. На изображениях ниже показано сравнение электроосаждённой медной фольги и прокатанно-отожжённой фольги.

Сравнение медной фольги для печатных плат

Сравнение электроосажденных и прокатанных отожженных фольг.
Низкопрофильная медь
Это не обязательно тот тип медной фольги, который вы бы изготовили альтернативным способом. Низкопрофильная медь — это электроосаждённая медь, обработанная и модифицированная методом микрошероховатости для достижения очень низкой средней шероховатости с достаточной степенью шероховатости для адгезии к подложке. Процессы производства такой медной фольги, как правило, запатентованы. Такие фольги часто подразделяются на ультранизкопрофильные (ULP), очень низкопрофильные (VLP) и просто низкопрофильные (LP, средняя шероховатость составляет около 1 мкм).

Медная фольга, используемая в печатных платах

Время публикации: 16 июня 2022 г.