Industrija PCB materijala potrošila je značajnu količinu vremena na razvijanje materijala koji pružaju najmanji mogući gubitak signala. Za velike brzine i visoke frekvencije, gubici će ograničiti udaljenost širenja signala i izobličiti signale, te će stvoriti devijaciju impedanse koja se može vidjeti u TDR mjerenjima. Kako dizajniramo bilo koju štampanu ploču i razvijamo kola koja rade na višim frekvencijama, možda će biti primamljivo odlučiti se za najglatkiji mogući bakar u svim dizajnima koje kreirate.

Iako je istina da hrapavost bakra stvara dodatno odstupanje impedanse i gubitke, koliko vaša bakarna folija zaista treba da bude glatka? Postoje li neke jednostavne metode koje možete koristiti za prevazilaženje gubitaka bez odabira ultra glatkog bakra za svaki dizajn? U ovom članku ćemo pogledati ove točke, kao i ono što možete tražiti ako počnete kupovati materijale za slaganje PCB-a.

VrstePCB bakrena folija

Obično kada govorimo o bakru na PCB materijalima, ne govorimo o specifičnoj vrsti bakra, govorimo samo o njegovoj hrapavosti. Različite metode taloženja bakra proizvode filmove s različitim vrijednostima hrapavosti, koje se mogu jasno razlikovati na slici skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM). Ako ćete raditi na visokim frekvencijama (obično 5 GHz WiFi ili više) ili na velikim brzinama, onda obratite pažnju na vrstu bakra navedenu u vašem materijalu sa podacima.

Takođe, budite sigurni da razumete značenje Dk vrednosti u tablici sa podacima. Pogledajte ovu diskusiju podcasta s Johnom Coonrodom iz Rogersa kako biste saznali više o Dk specifikacijama. Imajući to na umu, pogledajmo neke od različitih tipova PCB bakarne folije.

Elektrodeponirano

U ovom procesu, bubanj se vrti kroz elektrolitičku otopinu, a reakcija elektrodepozicije se koristi za „narastanje“ bakarne folije na bubanj. Kako se bubanj rotira, nastali bakarni film se polako umotava na valjak, dajući kontinuirani list bakra koji se kasnije može namotati na laminat. Strana bubnja od bakra će u suštini odgovarati hrapavosti bubnja, dok će izložena strana biti mnogo grublja.

Elektrodeponirana bakarna PCB folija

Proizvodnja elektrodeponovanog bakra.
Da bi se koristio u standardnom procesu proizvodnje PCB-a, gruba strana bakra će prvo biti vezana za dielektrik od staklene smole. Preostali izloženi bakar (strana bubnja) će se namjerno hemijski ohrapaviti (npr. plazma jetkanjem) prije nego što se može koristiti u standardnom procesu laminacije obloženog bakrom. Ovo će osigurati da se može povezati sa sljedećim slojem u PCB grupi.

Površinski obrađen elektrodeponirani bakar

Ne znam najbolji pojam koji obuhvata sve različite vrste obrađenih površinabakarne folije, dakle gornji naslov. Ovi bakreni materijali su najpoznatiji kao reverzno tretirane folije, iako su dostupne još dvije varijacije (vidi dolje).

Reverzno tretirane folije koriste površinsku obradu koja se nanosi na glatku stranu (bubanj) elektrodeponovanog bakarnog lima. Sloj za obradu je samo tanak premaz koji namjerno hrapavi bakar, tako da će imati veću adheziju za dielektrični materijal. Ovi tretmani također djeluju kao oksidacijska barijera koja sprječava koroziju. Kada se ovaj bakar koristi za izradu laminatnih ploča, tretirana strana se vezuje za dielektrik, a zaostala hrapava strana ostaje izložena. Izložena strana neće trebati nikakvo dodatno hrapavost prije nagrizanja; već će imati dovoljno snage da se poveže sa sledećim slojem u PCB grupi.

Tri varijacije reverzno tretirane bakarne folije uključuju:

Bakarna folija sa izduženjem pri visokim temperaturama (HTE): Ovo je elektrodeponovana bakarna folija koja je u skladu sa specifikacijama IPC-4562 Grade 3. Izloženo lice je također tretirano oksidacijskom barijerom kako bi se spriječila korozija tokom skladištenja.
Dvostruko obrađena folija: U ovoj bakrenoj foliji tretman se nanosi na obje strane filma. Ovaj materijal se ponekad naziva folijom tretiranom na strani bubnja.
Otporni bakar: Ovo se obično ne klasifikuje kao površinski obrađen bakar. Ova bakarna folija koristi metalni premaz preko mat strane bakra, koji se zatim hrapavi do željenog nivoa.
Primjena površinske obrade u ovim bakarnim materijalima je jednostavna: folija se kotrlja kroz dodatne elektrolitne kupke koje nanose sekundarnu bakrenu prevlaku, nakon čega slijedi zaštitni sloj sjemena i na kraju sloj filma protiv tamnjanja.

PCB bakarna folija

Postupci površinske obrade bakarnih folija. [Izvor: Pytel, Steven G., et al. "Analiza tretmana bakrom i efekata na širenje signala." 2008. 58. Konferencija o elektronskim komponentama i tehnologiji, str. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Ovim procesima imate materijal koji se lako može koristiti u standardnom procesu izrade ploča uz minimalnu dodatnu obradu.

Valjani žareni bakar

Valjane žarene bakarne folije će provući rolnu bakarne folije kroz par valjaka, koji će hladno valjati bakarni lim do željene debljine. Hrapavost rezultirajućeg folijskog lima će varirati u zavisnosti od parametara valjanja (brzina, pritisak, itd.).

Dobijeni lim može biti vrlo gladak, a na površini valjanog žarenog bakrenog lima vidljive su pruge. Slike ispod pokazuju poređenje između elektrodeponirane bakarne folije i valjane žarene folije.

Poređenje PCB bakarne folije

Poređenje elektrodeponiranih naspram valjano žarenih folija.
Bakar niskog profila
Ovo nije nužno vrsta bakarne folije koju biste proizveli alternativnim postupkom. Niskoprofilni bakar je elektrodeponovan bakar koji je tretiran i modifikovan postupkom mikro-hrapavosti kako bi se obezbedila veoma niska prosečna hrapavost sa dovoljno hrapavosti za prianjanje na podlogu. Procesi za proizvodnju ovih bakrenih folija su obično zaštićeni. Ove folije se često kategorišu kao ultra-niskog profila (ULP), vrlo niskog profila (VLP) i jednostavno niskog profila (LP, prosječna hrapavost od približno 1 mikrona).

Povezani članci:

Zašto se bakrena folija koristi u proizvodnji PCB-a?

Bakrena folija koja se koristi u štampanim pločama