อุตสาหกรรมวัสดุ PCB ใช้เวลาในการพัฒนาวัสดุจำนวนมากที่ให้การสูญเสียสัญญาณต่ำที่สุด สำหรับการออกแบบความเร็วสูงและความถี่สูงการสูญเสียจะ จำกัด ระยะการแพร่กระจายของสัญญาณและสัญญาณบิดเบือนและจะสร้างความเบี่ยงเบนความต้านทานที่สามารถมองเห็นได้ในการวัด TDR ในขณะที่เราออกแบบแผงวงจรที่พิมพ์ออกมาและพัฒนาวงจรที่ทำงานด้วยความถี่ที่สูงขึ้นอาจเป็นการล่อลวงให้เลือกทองแดงที่เป็นไปได้ที่ราบรื่นที่สุดในการออกแบบทั้งหมดที่คุณสร้าง

ในขณะที่มันเป็นความจริงที่ความขรุขระของทองแดงสร้างความเบี่ยงเบนความต้านทานและการสูญเสียเพิ่มเติม แต่ฟอยล์ทองแดงของคุณนั้นราบรื่นแค่ไหน? มีวิธีการง่ายๆที่คุณสามารถใช้เพื่อเอาชนะการสูญเสียโดยไม่ต้องเลือกทองแดงที่เรียบง่ายสำหรับการออกแบบทุกครั้งหรือไม่? เราจะดูจุดเหล่านี้ในบทความนี้รวมถึงสิ่งที่คุณสามารถมองหาได้หากคุณเริ่มซื้อวัสดุ PCB Stackup

ประเภทของฟอยล์ทองแดง PCB

โดยปกติเมื่อเราพูดคุยเกี่ยวกับทองแดงบนวัสดุ PCB เราไม่ได้พูดถึงประเภทของทองแดงที่เฉพาะเจาะจงเราพูดถึงความหยาบของมันเท่านั้น วิธีการสะสมทองแดงที่แตกต่างกันสร้างภาพยนตร์ที่มีค่าความหยาบที่แตกต่างกันซึ่งสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนในภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) หากคุณกำลังจะทำงานที่ความถี่สูง (โดยปกติ 5 GHz WiFi หรือสูงกว่า) หรือด้วยความเร็วสูงจากนั้นให้ความสนใจกับประเภททองแดงที่ระบุไว้ในแผ่นข้อมูลวัสดุของคุณ

นอกจากนี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเข้าใจความหมายของค่า DK ในแผ่นข้อมูล ดูการสนทนาพอดคาสต์นี้กับ John Coonrod จาก Rogers เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อกำหนด DK โดยที่ในใจเรามาดูฟอยล์ทองแดง PCB บางประเภท

เป็นไฟฟ้า

ในกระบวนการนี้กลองจะหมุนผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์และปฏิกิริยาอิเล็กโทรดออฟถูกใช้เพื่อ“ เติบโต” ฟอยล์ทองแดงลงบนกลอง เมื่อกลองหมุนฟิล์มทองแดงที่เกิดขึ้นจะถูกห่อด้วยลูกกลิ้งอย่างช้าๆให้แผ่นทองแดงต่อเนื่องซึ่งสามารถรีดลงบนลามิเนตได้ในภายหลัง ด้านกลองของทองแดงจะตรงกับความขรุขระของกลองในขณะที่ด้านที่เปิดเผยจะหยาบกว่ามาก

ฟอยล์ทองแดง PCB Electrodeposited

การผลิตทองแดงอิเล็กโทรด
เพื่อที่จะใช้ในกระบวนการผลิต PCB มาตรฐานด้านขรุขระของทองแดงจะถูกผูกมัดกับอิเล็กทริกแก้วเรซซินก่อน ทองแดงที่เหลืออยู่ (ด้านกลอง) จะต้องมีการคร่ำครวญทางเคมีโดยเจตนา (เช่นด้วยการแกะสลักพลาสมา) ก่อนที่จะสามารถใช้ในกระบวนการเคลือบทองทองแดงมาตรฐาน สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะถูกผูกมัดกับเลเยอร์ถัดไปใน PCB stackup

ทองแดงอิเล็กโทรดที่ผ่านการบำบัดด้วยพื้นผิว

ฉันไม่รู้คำศัพท์ที่ดีที่สุดที่ครอบคลุมพื้นผิวทุกประเภทที่ได้รับการรักษาทองแดงฟอยล์ดังนั้นหัวข้อข้างต้น วัสดุทองแดงเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นฟอยล์ที่ได้รับการบำบัดแบบย้อนกลับแม้ว่าจะมีอีกสองรูปแบบ (ดูด้านล่าง)

ฟอยล์ที่ได้รับการบำบัดแบบย้อนกลับใช้การรักษาพื้นผิวที่ใช้กับด้านที่เรียบ (ด้านดรัม) ของแผ่นทองแดงอิเล็กโทรดถูก ชั้นการรักษาเป็นเพียงการเคลือบบาง ๆ ที่จงใจทำให้คอปเปอร์โดยเจตนาดังนั้นมันจะมีการยึดเกาะกับวัสดุอิเล็กทริกมากขึ้น การรักษาเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการเกิดออกซิเดชันที่ป้องกันการกัดกร่อน เมื่อทองแดงนี้ถูกใช้เพื่อสร้างแผงลามิเนตด้านที่ได้รับการบำบัดจะถูกผูกมัดกับอิเล็กทริกและด้านที่เหลืออยู่ด้านที่เหลือจะยังคงถูกเปิดเผย ด้านที่เปิดเผยจะไม่จำเป็นต้องมีการคร่าวๆเพิ่มเติมก่อนการแกะสลัก มันจะมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะผูกพันกับเลเยอร์ถัดไปใน PCB stackup

สามรูปแบบของฟอยล์ทองแดงที่ได้รับการบำบัดแบบย้อนกลับ ได้แก่ :

การยืดตัวของอุณหภูมิสูง (HTE) ฟอยล์ทองแดง: นี่คือฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรดที่เป็นข้อกำหนดที่สอดคล้องกับข้อกำหนด IPC-4562 เกรด 3 ใบหน้าที่สัมผัสยังได้รับการรักษาด้วยอุปสรรคการเกิดออกซิเดชันเพื่อป้องกันการกัดกร่อนในระหว่างการเก็บรักษา
ฟอยล์ที่ได้รับการบำบัดสองครั้ง: ในฟอยล์ทองแดงนี้การรักษาจะถูกนำไปใช้กับทั้งสองด้านของภาพยนตร์ วัสดุนี้บางครั้งเรียกว่าฟอยล์ที่ได้รับการบำบัดด้านดรัม
ตัวต้านทานทองแดง: นี่ไม่ได้จัดเป็นทองแดงที่ผ่านการบำบัดด้วยพื้นผิว ฟอยล์ทองแดงนี้ใช้การเคลือบโลหะเหนือด้านด้านของทองแดงซึ่งจะถูกทำให้ขรุขระในระดับที่ต้องการ
การประยุกต์ใช้การบำบัดพื้นผิวในวัสดุทองแดงเหล่านี้ตรงไปตรงมา: ฟอยล์ถูกรีดผ่านอ่างอิเล็กโทรไลต์เพิ่มเติมที่ใช้การชุบทองแดงรองตามด้วยชั้นเมล็ดสิ่งกีดขวาง

ฟอยล์ทองแดง PCB

กระบวนการบำบัดพื้นผิวสำหรับฟอยล์ทองแดง [ที่มา: Pytel, Steven G. , et al. "การวิเคราะห์การรักษาด้วยทองแดงและผลกระทบต่อการแพร่กระจายสัญญาณ" ในปี 2551 การประชุมส่วนประกอบและเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ครั้งที่ 58, หน้า 1144-1149 IEEE, 2008. ]
ด้วยกระบวนการเหล่านี้คุณมีวัสดุที่สามารถใช้งานได้ง่ายในกระบวนการผลิตบอร์ดมาตรฐานพร้อมการประมวลผลเพิ่มเติมน้อยที่สุด

ทองแดง

ฟอยล์ทองแดงที่มีกล้ามเนื้อม้วนจะผ่านม้วนฟอยล์ทองแดงผ่านลูกกลิ้งคู่หนึ่งซึ่งจะม้วนแผ่นทองแดงเย็นให้กับความหนาที่ต้องการ ความขรุขระของแผ่นฟอยล์ที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การหมุน (ความเร็วความดัน ฯลฯ )

แผ่นที่เกิดขึ้นสามารถราบรื่นมากและสามารถมองเห็นได้บนพื้นผิวของแผ่นทองแดงที่มีกล้ามเนื้อม้วน ภาพด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบระหว่างฟอยล์ทองแดง electrodeposited และฟอยล์ที่มีกล้ามเนื้อม้วน

การเปรียบเทียบฟอยล์ทองแดง PCB

การเปรียบเทียบ electrodeposited vs. foils ที่มีการรีด
ทองแดงโปรไฟล์ต่ำ
นี่ไม่จำเป็นต้องเป็นฟอยล์ทองแดงชนิดหนึ่งที่คุณจะประดิษฐ์ด้วยกระบวนการทางเลือก ทองแดงที่มีโปรไฟล์ต่ำคือทองแดงอิเล็กโทรดโพสต์ที่ได้รับการรักษาและดัดแปลงด้วยกระบวนการไมโคร-ข้นเพื่อให้ความขรุขระโดยเฉลี่ยต่ำมากโดยมีความขรุขระเพียงพอสำหรับการยึดเกาะกับสารตั้งต้น กระบวนการสำหรับการผลิตฟอยล์ทองแดงเหล่านี้เป็นกรรมสิทธิ์โดยปกติ ฟอยล์เหล่านี้มักจะถูกจัดหมวดหมู่เป็นโปรไฟล์ต่ำสุด (ULP) โปรไฟล์ต่ำมาก (VLP) และเพียงแค่โปรไฟล์ต่ำ (LP, ประมาณ 1 ไมครอนความหยาบเฉลี่ย)

บทความที่เกี่ยวข้อง：

ทำไมฟอยล์ทองแดงจึงใช้ในการผลิต PCB?

ฟอยล์ทองแดงที่ใช้ในแผงวงจรพิมพ์