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

Iako je istina da hrapavost bakra stvara dodatna odstupanja impedanse i gubitke, koliko glatka zaista treba biti vaša bakrena folija? 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 tačke, kao i na šta možete obratiti pažnju ako počnete kupovati materijale za slaganje PCB-a.

VrsteBakrena folija za PCB

Obično kada govorimo o bakru na PCB materijalima, ne govorimo o specifičnoj vrsti bakra, već samo o njegovoj hrapavosti. Različite metode nanošenja 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 pri velikim brzinama, obratite pažnju na vrstu bakra navedenu u vašem tehničkom listu materijala.

Također, obavezno razumijete značenje Dk vrijednosti u podatkovnom listu. Pogledajte ovu podcast diskusiju s Johnom Coonrodom iz Rogersa kako biste saznali više o Dk specifikacijama. Imajući to na umu, pogledajmo neke od različitih vrsta bakrene folije za PCB.

Elektrodeponirano

U ovom procesu, bubanj se okreće kroz elektrolitički rastvor, a reakcija elektrotaloženja se koristi za "uzgojavanje" bakrene folije na bubnju. Kako se bubanj okreće, rezultirajući bakreni film se polako namotava na valjak, dajući kontinuirani list bakra koji se kasnije može namotati na laminat. Strana bakra na kojoj se nalazi bubanj će u suštini odgovarati hrapavosti bubnja, dok će izložena strana biti mnogo hrapavija.

Elektrodeponovana PCB bakrena folija

Proizvodnja elektrodeponovanog bakra.
Da bi se koristio u standardnom procesu izrade PCB-a, hrapava strana bakra će prvo biti spojena sa dielektrikom od staklene smole. Preostali izloženi bakar (strana bubnja) će morati biti namjerno hemijski hrapav (npr. plazma nagrizanjem) prije nego što se može koristiti u standardnom procesu laminiranja bakrenom oblogom. Ovo će osigurati da se može spojiti sa sljedećim slojem u snopu PCB-a.

Površinski obrađeni elektrodeponirani bakar

Ne znam najbolji termin koji obuhvata sve različite vrste tretiranih površina.bakrene folije, otuda i gornji naslov. Ovi bakreni materijali su najpoznatiji kao obrnuto tretirane folije, iako su dostupne još dvije varijacije (vidi dolje).

Obrnuto tretirane folije koriste površinski tretman koji se nanosi na glatku stranu (stranu bubnja) elektrohemijski nanesenog bakrenog lima. Sloj tretmana je samo tanki premaz koji namjerno čini bakar hrapavim, tako da će imati veću adheziju na dielektrični materijal. Ovi tretmani također djeluju kao oksidacijska barijera koja sprječava koroziju. Kada se ovaj bakar koristi za izradu laminatnih panela, tretirana strana se veže za dielektrik, a preostala hrapava strana ostaje izložena. Izložena strana neće trebati nikakvo dodatno hrapavo čišćenje prije nagrizanja; već će imati dovoljno čvrstoće da se veže za sljedeći sloj u snopu PCB-a.

Tri varijacije na obrnuto obrađenoj bakrenoj foliji uključuju:

Bakarna folija otporna na visoke temperature (HTE): Ovo je elektrohemijski nanesena bakarna folija koja je u skladu sa specifikacijama IPC-4562 Grade 3. Izložena površina je također tretirana oksidacijskom barijerom kako bi se spriječila korozija tokom skladištenja.
Dvostruko tretirana folija: Kod ove bakrene folije, tretman se nanosi na obje strane filma. Ovaj materijal se ponekad naziva folija tretirana na strani bubnja.
Otporni bakar: Ovo se obično ne klasificira kao površinski obrađeni bakar. Ova bakrena folija koristi metalni premaz preko mat strane bakra, koja se zatim hrapa do željenog nivoa.
Primjena površinske obrade kod ovih bakrenih materijala je jednostavna: folija se valja kroz dodatne elektrolitske kupke koje nanose sekundarni bakreni premaz, nakon čega slijedi sloj barijere i na kraju sloj filma protiv tamnjenja.

Bakrena folija na PCB-u

Procesi površinske obrade bakrenih folija. [Izvor: Pytel, Steven G., et al. "Analiza obrade bakra i uticaja na širenje signala." U 58. konferenciji o elektronskim komponentama i tehnologiji 2008. godine, str. 1144-1149. IEEE, 2008.]
S ovim procesima imate materijal koji se može lako koristiti u standardnom procesu izrade ploča uz minimalnu dodatnu obradu.

Valjani žareni bakar

Valjano-žarene bakrene folije propuštaju rolu bakrene folije kroz par valjaka, koji hladno valjaju bakreni lim do željene debljine. Hrapavost rezultirajućeg folijskog lima će varirati ovisno o parametrima valjanja (brzina, pritisak itd.).

Rezultirajući lim može biti vrlo gladak, a pruge su vidljive na površini valjano žarenog bakrenog lima. Slike ispod prikazuju poređenje između elektrohemijski nanesene bakrene folije i valjano žarene folije.

Poređenje bakrene folije na PCB-u

Poređenje elektrohemijski nanesenih i valjano žarenih folija.
Bakar niskog profila
Ovo nije nužno vrsta bakrene folije koju biste proizveli alternativnim postupkom. Niskoprofilni bakar je elektrohemijski nanesen bakar koji je tretiran i modificiran postupkom mikro-hrapavosti kako bi se osigurala vrlo niska prosječna hrapavost s dovoljnom hrapavošću za prianjanje na podlogu. Procesi za proizvodnju ovih bakrenih folija su obično vlasnički. Ove folije se često kategoriziraju kao ultra-niskoprofilne (ULP), vrlo niskoprofilne (VLP) i jednostavno niskoprofilne (LP, prosječna hrapavost približno 1 mikron).

Povezani članci：

Zašto se bakrena folija koristi u proizvodnji PCB-a?

Bakarna folija koja se koristi u štampanim pločama