อุตสาหกรรมวัสดุ PCB ใช้เวลาจำนวนมากในการพัฒนาวัสดุที่ให้การสูญเสียสัญญาณต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สำหรับการออกแบบความเร็วสูงและความถี่สูง การสูญเสียจะจำกัดระยะการแพร่กระจายของสัญญาณและบิดเบือนสัญญาณ และจะสร้างค่าเบี่ยงเบนอิมพีแดนซ์ที่สามารถเห็นได้ในการวัด TDR ขณะที่เราออกแบบแผงวงจรพิมพ์และพัฒนาวงจรที่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า การเลือกใช้ทองแดงที่นุ่มนวลที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการออกแบบทั้งหมดที่คุณสร้างขึ้นอาจเป็นเรื่องน่าดึงดูดใจ

แม้ว่าความหยาบของทองแดงจะทำให้เกิดความเบี่ยงเบนและความสูญเสียของอิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้น แต่ทองแดงฟอยล์ของคุณจำเป็นต้องมีความเรียบแค่ไหน? มีวิธีง่ายๆ ที่คุณสามารถใช้เพื่อเอาชนะการสูญเสียโดยไม่ต้องเลือกทองแดงที่เรียบเนียนเป็นพิเศษสำหรับทุกการออกแบบหรือไม่? เราจะดูประเด็นเหล่านี้ในบทความนี้ รวมถึงสิ่งที่คุณสามารถค้นหาได้หากคุณเริ่มซื้อวัสดุซ้อน PCB

ประเภทของPCB ทองแดงฟอยล์

โดยปกติแล้วเมื่อเราพูดถึงทองแดงบนวัสดุ PCB เราไม่ได้พูดถึงทองแดงประเภทใดโดยเฉพาะ แต่เราพูดถึงเฉพาะความหยาบเท่านั้น วิธีการสะสมทองแดงที่แตกต่างกันจะสร้างฟิล์มที่มีค่าความหยาบต่างกัน ซึ่งสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนในภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) หากคุณกำลังจะทำงานที่ความถี่สูง (ปกติคือ 5 GHz WiFi หรือสูงกว่า) หรือที่ความเร็วสูง ให้ใส่ใจกับประเภททองแดงที่ระบุในเอกสารข้อมูลวัสดุของคุณ

นอกจากนี้ อย่าลืมเข้าใจความหมายของค่า Dk ในแผ่นข้อมูล ดูการสนทนาพอดแคสต์นี้กับ John Coonrod จาก Rogers เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของ Dk ด้วยเหตุนี้ เรามาดูฟอยล์ทองแดง PCB ประเภทต่างๆ กัน

ขั้วไฟฟ้า

ในกระบวนการนี้ ถังจะถูกหมุนผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และใช้ปฏิกิริยาการวางตำแหน่งด้วยไฟฟ้าเพื่อ "ขยาย" ฟอยล์ทองแดงลงบนถัง ในขณะที่ดรัมหมุน ฟิล์มทองแดงที่ได้จะถูกห่ออย่างช้าๆ บนลูกกลิ้ง ทำให้ได้แผ่นทองแดงต่อเนื่องที่สามารถรีดลงบนลามิเนตได้ในภายหลัง ด้านดรัมของทองแดงจะเข้ากับความหยาบของดรัมเป็นหลัก ในขณะที่ด้านที่โผล่ออกมาจะหยาบกว่ามาก

ฟอยล์ทองแดง PCB เคลือบด้วยไฟฟ้า

การผลิตทองแดงด้วยไฟฟ้า
เพื่อใช้ในกระบวนการผลิต PCB มาตรฐาน ด้านที่หยาบของทองแดงจะถูกเชื่อมเข้ากับไดอิเล็กตริกเรซินแก้วก่อน ทองแดงที่เหลือ (ด้านถัง) จะต้องทำให้หยาบทางเคมีโดยเจตนา (เช่น ด้วยการกัดด้วยพลาสม่า) ก่อนจึงจะสามารถนำมาใช้ในกระบวนการเคลือบทองแดงมาตรฐานได้ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเชื่อมเข้ากับเลเยอร์ถัดไปในชุด PCB ได้

ทองแดงชุบด้วยไฟฟ้าที่ผ่านการบำบัดพื้นผิว

ฉันไม่รู้คำศัพท์ที่ดีที่สุดที่ครอบคลุมพื้นผิวประเภทต่างๆ ที่ได้รับการบำบัดฟอยล์ทองแดงดังนั้นหัวข้อข้างต้น วัสดุทองแดงเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อฟอยล์ที่ผ่านการบำบัดแบบย้อนกลับ แม้ว่าจะมีรูปแบบอื่นๆ อีกสองแบบให้เลือก (ดูด้านล่าง)

ฟอยล์ที่ผ่านการบำบัดแบบย้อนกลับใช้การเตรียมพื้นผิวที่เคลือบด้านเรียบ (ด้านดรัม) ของแผ่นทองแดงที่เติมด้วยไฟฟ้า ชั้นบำบัดเป็นเพียงการเคลือบบางๆ ที่ทำให้ทองแดงหยาบขึ้นโดยเจตนา ดังนั้นจึงมีการยึดเกาะกับวัสดุอิเล็กทริกได้มากขึ้น การบำบัดเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ป้องกันการกัดกร่อนอีกด้วย เมื่อใช้ทองแดงนี้เพื่อสร้างแผงลามิเนต ด้านที่ผ่านการบำบัดจะถูกเชื่อมเข้ากับอิเล็กทริก และด้านที่หยาบที่เหลือยังคงปรากฏอยู่ ด้านที่เปิดออกไม่จำเป็นต้องมีความหยาบเพิ่มเติมก่อนทำการแกะสลัก มันจะมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะยึดติดกับชั้นถัดไปในชุด PCB

ฟอยล์ทองแดงที่ผ่านการบำบัดแบบย้อนกลับมีสามรูปแบบ ได้แก่:

ฟอยล์ทองแดงการยืดตัวที่อุณหภูมิสูง (HTE): นี่คือฟอยล์ทองแดงที่มีขั้วไฟฟ้าซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด IPC-4562 เกรด 3 พื้นผิวที่สัมผัสยังได้รับการบำบัดด้วยสารกั้นออกซิเดชั่นเพื่อป้องกันการกัดกร่อนระหว่างการเก็บรักษา
ฟอยล์เคลือบสองชั้น: ในฟอยล์ทองแดงนี้ เคลือบฟิล์มทั้งสองด้าน วัสดุนี้บางครั้งเรียกว่าฟอยล์เคลือบด้านดรัม
ทองแดงต้านทาน: ปกติไม่จัดว่าเป็นทองแดงที่ผ่านการชุบผิว ฟอยล์ทองแดงนี้ใช้การเคลือบโลหะบนด้านด้านของทองแดง จากนั้นจึงทำให้หยาบให้ได้ระดับที่ต้องการ
การเคลือบพื้นผิวในวัสดุทองแดงเหล่านี้ทำได้ง่าย: ฟอยล์ถูกรีดผ่านอ่างอิเล็กโทรไลต์เพิ่มเติมซึ่งเคลือบทองแดงขั้นที่สอง ตามด้วยชั้นเมล็ดกั้น และสุดท้ายเป็นชั้นฟิล์มป้องกันการเสื่อมเสีย

ฟอยล์ทองแดง PCB

กระบวนการปรับสภาพพื้นผิวสำหรับฟอยล์ทองแดง [ที่มา: Pytel, Steven G. และคณะ "การวิเคราะห์การบำบัดด้วยทองแดงและผลต่อการแพร่กระจายของสัญญาณ" ในปี 2551 การประชุมเทคโนโลยีและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ครั้งที่ 58 หน้า 1144-1149 อีอีอี, 2008.]
ด้วยกระบวนการเหล่านี้ คุณจะมีวัสดุที่สามารถนำมาใช้ได้อย่างง่ายดายในกระบวนการผลิตบอร์ดมาตรฐานโดยมีการประมวลผลเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อย

ทองแดงรีดอบอ่อน

ฟอยล์ทองแดงที่ผ่านการอบอ่อนแบบรีดจะผ่านม้วนฟอยล์ทองแดงผ่านลูกกลิ้งคู่หนึ่ง ซึ่งจะรีดแผ่นทองแดงเย็นให้ได้ความหนาตามที่ต้องการ ความหยาบของแผ่นฟอยล์ที่ได้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การรีด (ความเร็ว แรงกด ฯลฯ)

แผ่นที่ได้จะเรียบมากและมองเห็นริ้วรอยบนพื้นผิวของแผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีด ภาพด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบระหว่างฟอยล์ทองแดงที่ผสมด้วยอิเล็กโทรดกับฟอยล์ที่ผ่านการอบอ่อนแบบรีด

การเปรียบเทียบฟอยล์ทองแดง PCB

การเปรียบเทียบฟอยล์ที่ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรดโพซิตกับฟอยล์ที่ผ่านการอบอ่อนแบบรีด
ทองแดงโปรไฟล์ต่ำ
นี่ไม่จำเป็นต้องเป็นฟอยล์ทองแดงที่คุณจะประดิษฐ์ด้วยกระบวนการอื่น ทองแดงโปรไฟล์ต่ำคือทองแดงที่ผสมด้วยไฟฟ้าซึ่งผ่านการบำบัดและดัดแปลงด้วยกระบวนการหยาบระดับไมโครเพื่อให้มีความหยาบโดยเฉลี่ยต่ำมาก โดยมีความหยาบเพียงพอสำหรับการยึดเกาะกับซับสเตรต กระบวนการผลิตฟอยล์ทองแดงเหล่านี้มักเป็นกรรมสิทธิ์ ฟอยล์เหล่านี้มักจัดอยู่ในประเภทโปรไฟล์ต่ำพิเศษ (ULP), โปรไฟล์ต่ำมาก (VLP) และโปรไฟล์ต่ำ (LP, ความหยาบเฉลี่ยประมาณ 1 ไมครอน)

บทความที่เกี่ยวข้อง：

เหตุใด Copper Foil จึงใช้ในการผลิต PCB

ฟอยล์ทองแดงที่ใช้ในแผงวงจรพิมพ์