Промышленность материалов для печатных плат потратила значительное количество времени на разработку материалов, обеспечивающих минимально возможные потери сигнала. В высокоскоростных и высокочастотных конструкциях потери будут ограничивать расстояние распространения сигнала и искажать сигналы, а также создавать отклонение импеданса, которое можно увидеть при измерениях TDR. Когда мы проектируем любую печатную плату и разрабатываем схемы, работающие на более высоких частотах, может возникнуть соблазн выбрать максимально гладкую медь во всех создаваемых вами проектах.

Хотя это правда, что шероховатость меди создает дополнительные отклонения и потери импеданса, насколько гладкой на самом деле должна быть ваша медная фольга? Есть ли какие-нибудь простые методы, которые можно использовать, чтобы преодолеть потери, не выбирая для каждой конструкции сверхгладкую медь? Мы рассмотрим эти моменты в этой статье, а также то, на что вы можете обратить внимание, если начнете покупать материалы для сборки печатных плат.

ТипыМедная фольга для печатных плат

Обычно, когда мы говорим о меди в материалах печатных плат, мы не говорим о конкретном типе меди, мы говорим только о ее шероховатости. Различные методы осаждения меди позволяют получить пленки с разными значениями шероховатости, которые можно четко различить на изображении, полученном сканирующим электронным микроскопом (СЭМ). Если вы собираетесь работать на высоких частотах (обычно 5 ГГц Wi-Fi или выше) или на высоких скоростях, обратите внимание на тип меди, указанный в спецификации вашего материала.

Кроме того, обязательно поймите значение значений Dk в таблице данных. Посмотрите это обсуждение подкаста с Джоном Кунродом из Rogers, чтобы узнать больше о спецификациях Dk. Имея это в виду, давайте посмотрим на некоторые различные типы медной фольги для печатных плат.

Электроосажденный

В этом процессе барабан вращается в электролитическом растворе, а реакция электроосаждения используется для «выращивания» медной фольги на барабане. По мере вращения барабана полученная медная пленка медленно наматывается на валик, образуя непрерывный лист меди, который позже можно раскатать на ламинат. Сторона меди барабана по существу будет соответствовать шероховатости барабана, тогда как открытая сторона будет намного шероховатее.

Электроосажденная медная фольга для печатных плат

Производство электроосажденной меди.
Чтобы использовать его в стандартном процессе изготовления печатных плат, шероховатую сторону меди сначала прикрепляют к диэлектрику из стеклополимера. Оставшуюся открытую медь (со стороны барабана) необходимо будет намеренно придать шероховатость химическим способом (например, с помощью плазменного травления), прежде чем ее можно будет использовать в стандартном процессе ламинирования медью. Это гарантирует, что его можно будет прикрепить к следующему слою в стеке печатной платы.

Электроосажденная медь с обработанной поверхностью

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

В фольге с обратной обработкой используется поверхностная обработка, которая наносится на гладкую сторону (сторону барабана) электроосажденного медного листа. Обрабатывающий слой — это просто тонкое покрытие, которое намеренно придает меди шероховатость, чтобы она имела лучшую адгезию к диэлектрическому материалу. Эти обработки также действуют как окислительный барьер, предотвращающий коррозию. Когда эта медь используется для создания ламинированных панелей, обработанная сторона приклеивается к диэлектрику, а оставшаяся шероховатая сторона остается открытой. Открытая сторона не требует дополнительной шероховатости перед травлением; у него уже будет достаточно прочности для соединения со следующим слоем печатной платы.

Три варианта медной фольги с обратной обработкой включают:

Медная фольга с высокотемпературным удлинением (HTE): это медная фольга, полученная методом электроосаждения, соответствующая спецификациям IPC-4562, класс 3. Открытая поверхность также обработана окислительным барьером для предотвращения коррозии во время хранения.
Фольга с двойной обработкой: в этой медной фольге обработка наносится на обе стороны пленки. Этот материал иногда называют фольгой, обработанной со стороны барабана.
Резистивная медь: обычно не классифицируется как медь с поверхностной обработкой. В этой медной фольге используется металлическое покрытие на матовой стороне меди, которое затем придается шероховатость до желаемого уровня.
Обработка поверхности этих медных материалов проста: фольга прокатывается через дополнительные электролитные ванны, в которых наносится вторичное меднение, за которым следует барьерный затравочный слой и, наконец, слой пленки, защищающей от потускнения.

Медная фольга печатной платы

Процессы обработки поверхности медной фольги. [Источник: Пайтел, Стивен Г. и др. «Анализ обработки медью и ее влияние на распространение сигнала». 2008 г., 58-я конференция по электронным компонентам и технологиям, стр. 1144–1149. IEEE, 2008.]
Благодаря этим процессам вы получаете материал, который можно легко использовать в стандартном процессе изготовления плат с минимальной дополнительной обработкой.

Прокатная отожженная медь

Прокатанная отожженная медная фольга пропускает рулон медной фольги через пару валков, которые холодно прокатывают медный лист до желаемой толщины. Шероховатость полученного листа фольги будет меняться в зависимости от параметров прокатки (скорости, давления и т. д.).

Полученный лист может быть очень гладким, а на поверхности прокатанного отожженного медного листа видны полосы. На изображениях ниже показано сравнение электроосажденной медной фольги и прокатанной отожженной фольги.

Сравнение медной фольги печатной платы

Сравнение электроосажденной и прокатано-отожженной фольги.
Низкопрофильная медь
Это не обязательно тот тип медной фольги, которую можно было бы изготовить с помощью альтернативного процесса. Низкопрофильная медь — это электроосажденная медь, которую обрабатывают и модифицируют с помощью процесса микрошероховатости, чтобы обеспечить очень низкую среднюю шероховатость с достаточной шероховатостью для сцепления с подложкой. Процессы производства медной фольги обычно являются запатентованными. Эту фольгу часто подразделяют на сверхнизкопрофильную (ULP), очень низкопрофильную (VLP) и просто низкопрофильную (LP, средняя шероховатость примерно 1 микрон).

Похожие статьи:

Почему медная фольга используется при производстве печатных плат?

Медная фольга, используемая в печатных платах