Индустрия материалов для печатных плат потратила значительное количество времени на разработку материалов, которые обеспечивают минимально возможные потери сигнала. Для высокоскоростных и высокочастотных конструкций потери будут ограничивать дальность распространения сигнала и искажать сигналы, а также создавать отклонение импеданса, которое можно увидеть в 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.

Хотя верно, что шероховатость меди создает дополнительное отклонение импеданса и потери, насколько гладкой на самом деле должна быть ваша медная фольга? Существуют ли какие-то простые методы, которые вы можете использовать для преодоления потерь, не выбирая сверхгладкую медь для каждой конструкции? Мы рассмотрим эти моменты в этой статье, а также то, на что вы можете обратить внимание, если начнете покупать материалы для стека печатных плат.

ТипыМедная фольга для печатной платы

Обычно, когда мы говорим о меди на материалах печатных плат, мы не говорим о конкретном типе меди, мы говорим только о ее шероховатости. Различные методы осаждения меди создают пленки с разными значениями шероховатости, которые можно четко различить на изображении сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Если вы собираетесь работать на высоких частотах (обычно 5 ГГц WiFi или выше) или на высоких скоростях, то обратите внимание на тип меди, указанный в вашем техническом описании материала.

Также убедитесь, что вы понимаете значение значений Dk в техническом описании. Посмотрите это обсуждение подкаста с Джоном Кунродом из Rogers, чтобы узнать больше о спецификациях Dk. Имея это в виду, давайте рассмотрим некоторые из различных типов медной фольги для печатных плат.

Электроосажденный

В этом процессе барабан вращается через электролитический раствор, и реакция электроосаждения используется для «выращивания» медной фольги на барабане. По мере вращения барабана полученная медная пленка медленно наматывается на валик, давая непрерывный лист меди, который впоследствии можно намотать на ламинат. Сторона меди, обращенная к барабану, будет по сути соответствовать шероховатости барабана, в то время как открытая сторона будет намного грубее.

Электроосажденная медная фольга для печатных плат

Производство электроосажденной меди.
Для использования в стандартном процессе изготовления печатных плат грубая сторона меди сначала будет связана с диэлектриком из стеклосмолы. Оставшаяся открытая медь (сторона барабана) должна быть намеренно шероховатой химическим способом (например, плазменным травлением) перед тем, как ее можно будет использовать в стандартном процессе ламинирования медным покрытием. Это гарантирует, что ее можно будет связать со следующим слоем 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 доступны и два других варианта (см. ниже).

Обратно обработанные фольги используют поверхностную обработку, которая наносится на гладкую сторону (сторона барабана) электроосажденного медного листа. Слой обработки — это просто тонкое покрытие, которое намеренно делает медь шероховатой, поэтому она будет иметь большую адгезию к диэлектрическому материалу. Эти обработки также действуют как окислительный барьер, предотвращающий коррозию. Когда эта медь используется для создания ламинированных панелей, обработанная сторона соединяется с диэлектриком, а оставшаяся шероховатая сторона остается открытой. Открытой стороне не потребуется дополнительная шероховатость перед травлением; она уже будет иметь достаточную прочность для соединения со следующим слоем в стеке печатной платы.

Три варианта медной фольги с обратной обработкой включают:

Медная фольга с высокой температурной элонгацией (HTE): это электроосажденная медная фольга, соответствующая спецификациям IPC-4562 Grade 3. Открытая поверхность также обработана окислительным барьером для предотвращения коррозии во время хранения.
Двойная обработка фольги: В этой медной фольге обработка применяется к обеим сторонам пленки. Этот материал иногда называют фольгой с обработкой на барабанной стороне.
Резистивная медь: Обычно ее не классифицируют как поверхностно обработанную медь. Эта медная фольга использует металлическое покрытие поверх матовой стороны меди, которая затем шероховата до желаемого уровня.
Применение поверхностной обработки в этих медных материалах простое: 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 для медной фольги. [Источник: Pytel, Steven G., et al. «Анализ обработки меди и ее влияние на распространение сигнала». 58-я конференция по электронным компонентам и технологиям 2008 г., стр. 1144-1149. IEEE, 2008 г.]
Благодаря этим процессам вы получаете материал, который можно легко использовать в стандартном процессе изготовления печатных плат с минимальной дополнительной обработкой.

Прокатно-отожженная медь

Прокатанные-отожженные медные фольги пропускают рулон медной фольги через пару роликов, которые производят холодную прокатку медного листа до желаемой толщины. Шероховатость полученного листа фольги будет варьироваться в зависимости от параметров прокатки (скорость, давление и т. д.).

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

Сравнение медной фольги для печатных плат

Сравнение электроосажденной и прокатанно-отожженной фольги.
Низкопрофильная медь
Это не обязательно тот тип медной фольги, который вы бы изготовили с помощью альтернативного процесса. Низкопрофильная медь — это электроосажденная медь, которая обработана и модифицирована с помощью процесса микрошероховатости, чтобы обеспечить очень низкую среднюю шероховатость с достаточной шероховатостью для адгезии к подложке. Процессы производства этой медной фольги обычно являются запатентованными. Эти фольги часто классифицируются как сверхнизкопрофильные (ULP), очень низкопрофильные (VLP) и просто низкопрофильные (LP, средняя шероховатость приблизительно 1 микрон).

Медная фольга, используемая в печатных платах

Время публикации: 16 июня 2022 г.