Η βιομηχανία υλικών PCB έχει δαπανήσει σημαντικά χρονικά αναπτυσσόμενα υλικά που παρέχουν χαμηλότερη δυνατή απώλεια σήματος. Για σχέδια υψηλής ταχύτητας και υψηλής συχνότητας, οι απώλειες θα περιορίσουν τα σήματα διάδοσης του σήματος και στρεβλώσεις και θα δημιουργήσουν μια απόκλιση σύνθετης αντίστασης που μπορεί να παρατηρηθεί σε μετρήσεις TDR. Καθώς σχεδιάζουμε κάθε πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων και αναπτύσσουμε κυκλώματα που λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες, μπορεί να είναι δελεαστικό να επιλέξουμε τον ομαλότερο δυνατό χαλκό σε όλα τα σχέδια που δημιουργείτε.

Ενώ είναι αλήθεια ότι η τραχύτητα του χαλκού δημιουργεί πρόσθετη απόκλιση και απώλειες σύνθετης αντίστασης, πόσο ομαλή χρειάζεται να είναι πραγματικά το φύλλο χαλκού σας; Υπάρχουν μερικές απλές μέθοδοι που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να ξεπεράσετε τις απώλειες χωρίς να επιλέξετε εξαιρετικά ομαλό χαλκό για κάθε σχέδιο; Θα εξετάσουμε αυτά τα σημεία σε αυτό το άρθρο, καθώς και αυτό που μπορείτε να αναζητήσετε αν ξεκινήσετε να ψωνίζετε για υλικά PCB Stackup.

ΤύποιPCB χαλκό φύλλο

Κανονικά, όταν μιλάμε για χαλκό σε υλικά PCB, δεν μιλάμε για τον συγκεκριμένο τύπο χαλκού, μιλάμε μόνο για την τραχύτητα του. Διαφορετικές μέθοδοι εναπόθεσης χαλκού παράγουν μεμβράνες με διαφορετικές τιμές τραχύτητας, οι οποίες μπορούν να διακριθούν σαφώς σε μια εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Εάν πρόκειται να λειτουργείτε σε υψηλές συχνότητες (κανονικά 5 GHz wifi ή παραπάνω) ή σε υψηλές ταχύτητες, τότε δώστε προσοχή στον τύπο χαλκού που καθορίζεται στο υλικό φύλλο δεδομένων σας.

Επίσης, φροντίστε να κατανοήσετε την έννοια των τιμών DK σε ένα φύλλο δεδομένων. Παρακολουθήστε αυτή τη συζήτηση podcast με τον John Coonrod από τον Rogers για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις προδιαγραφές DK. Με αυτό κατά νου, ας δούμε μερικούς από τους διαφορετικούς τύπους φύλλου χαλκού PCB.

Ηλεκτροτεποσημέων

Σε αυτή τη διαδικασία, ένα τύμπανο περιστρέφεται μέσα από ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα και μια αντίδραση ηλεκτροεπισίωσης χρησιμοποιείται για να «αναπτύξει» το αλουμινόχαρτο στο τύμπανο. Καθώς το τύμπανο περιστρέφεται, το προκύπτον μεμβράνη χαλκού είναι σιγά -σιγά τυλιγμένο σε έναν κύλινδρο, δίνοντας ένα συνεχές φύλλο χαλκού που μπορεί αργότερα να κυλιστεί σε ένα πλαστικό. Η πλευρά του τυμπάνου του χαλκού θα ταιριάζει ουσιαστικά με την τραχύτητα του τυμπάνου, ενώ η εκτεθειμένη πλευρά θα είναι πολύ πιο σκληρή.

Ηλεκτρονικό φύλλο χαλκού PCB

Ηλεκτροεγκαταστατική παραγωγή χαλκού.
Προκειμένου να χρησιμοποιηθεί σε μια τυπική διαδικασία κατασκευής PCB, η τραχιά πλευρά του χαλκού θα συνδεθεί πρώτα με ένα διηλεκτρικό γυαλί-ρητίνης. Ο υπόλοιπος εκτεθειμένος χαλκός (πλευρά του τυμπάνου) θα πρέπει να είναι σκόπιμα τραχιά χημικά (π.χ. με χάραξη πλάσματος) προτού να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τυπική διαδικασία Lamination Copper. Αυτό θα εξασφαλίσει ότι μπορεί να συνδεθεί με το επόμενο στρώμα στο stackup PCB.

Επιφανειακή επεξεργασμένη με ηλεκτροεπισημασμένο χαλκό

Δεν γνωρίζω τον καλύτερο όρο που περιλαμβάνει όλους τους διαφορετικούς τύπους επιφανειακής επεξεργασίαςαλουμινόχαρτα, έτσι η παραπάνω επικεφαλίδα. Αυτά τα υλικά χαλκού είναι πιο γνωστά ως αντίστροφα επεξεργασμένα φύλλα, αν και είναι διαθέσιμες δύο άλλες παραλλαγές (βλ. Παρακάτω).

Τα αντίστροφα επεξεργασμένα φύλλα χρησιμοποιούν μια επιφανειακή επεξεργασία που εφαρμόζεται στην ομαλή πλευρά (πλευρά του τυμπάνου) ενός ηλεκτροκαπαστικού φύλλου χαλκού. Ένα στρώμα θεραπείας είναι απλώς μια λεπτή επίστρωση που σκόπιμα καταρρέει τον χαλκό, οπότε θα έχει μεγαλύτερη πρόσφυση σε ένα διηλεκτρικό υλικό. Αυτές οι θεραπείες λειτουργούν επίσης ως φράγμα οξείδωσης που εμποδίζει τη διάβρωση. Όταν ο χαλκός αυτός χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πλαισίων πλαστικοποίησης, η επεξεργασμένη πλευρά συνδέεται με το διηλεκτρικό και η τραχιά πλευρά που απομένει παραμένει εκτεθειμένη. Η εκτεθειμένη πλευρά δεν θα χρειαστεί πρόσθετη τραχύτιση πριν από τη χάραξη. Θα έχει ήδη αρκετή δύναμη για να συνδεθεί με το επόμενο στρώμα στο PCB stackup.

Τρεις παραλλαγές στο αλίερο χαλκού που αντιμετωπίζεται με αντίστροφη επεξεργασία περιλαμβάνουν:

Επιμονή υψηλής θερμοκρασίας (HTE) Χαλκό φύλλο: Πρόκειται για ένα ηλεκτροδεκτόχρωμο φύλλο χαλκού που συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές βαθμού 3 IPC-4562. Το εκτεθειμένο πρόσωπο αντιμετωπίζεται επίσης με ένα φράγμα οξείδωσης για την πρόληψη της διάβρωσης κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης.
Διπλό επεξεργασμένο φύλλο: Σε αυτό το φύλλο χαλκού, η θεραπεία εφαρμόζεται και στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Αυτό το υλικό καλείται μερικές φορές το φύλλο που επεξεργάζεται το τύμπανο.
Copper Resistive: Αυτό δεν είναι κανονικά ταξινομημένο ως χαλκός που έχει υποστεί επεξεργασία επιφάνειας. Αυτό το φύλλο χαλκού χρησιμοποιεί μια μεταλλική επικάλυψη πάνω από την ματ πλευρά του χαλκού, η οποία στη συνέχεια τραβάει στο επιθυμητό επίπεδο.
Η εφαρμογή της επιφανειακής επεξεργασίας σε αυτά τα υλικά χαλκού είναι απλή: το αλουμινόχαρτο μεταφέρεται μέσω πρόσθετων λουτρών ηλεκτρολυτών που εφαρμόζουν μια δευτερεύουσα επένδυση χαλκού, ακολουθούμενη από στρώμα σπόρου φραγμού και τέλος ένα αντι-θαρματικό στρώμα φιλμ.

PCB χαλκό φύλλο

Διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας για φύλλα χαλκού. [Πηγή: Pytel, Steven G., et αϊ. "Ανάλυση των θεραπειών χαλκού και των επιδράσεων στη διάδοση του σήματος." Το 2008, 58ο Συνεδριακό Συνέδριο και Τεχνολογίας, σελ. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Με αυτές τις διαδικασίες, έχετε ένα υλικό που μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία κατασκευής της τυπικής πλακέτας με ελάχιστη πρόσθετη επεξεργασία.

Χαλκός με έλασης

Τα γυαλισμένα φύλλα χαλκού θα περάσουν ένα ρολό από φύλλο χαλκού μέσω ενός ζεύγους κυλίνδρων, το οποίο θα κρύψει το φύλλο χαλκού στο επιθυμητό πάχος. Η τραχύτητα του φύλλου φύλλου που προκύπτει θα ποικίλει ανάλογα με τις κυλιόμενες παραμέτρους (ταχύτητα, πίεση κ.λπ.).

Το φύλλο που προκύπτει μπορεί να είναι πολύ ομαλό και οι ραβδώσεις είναι ορατές στην επιφάνεια του κυλιόμενου φύλλου χαλκού. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν μια σύγκριση μεταξύ ενός ηλεκτροκαπαστικού φύλλου χαλκού και ενός κυλιόμενου φύλλου.

Comparison Foil Comparison PCB

Σύγκριση των ηλεκτροτεγασμένων έναντι των κυλιόμενων φύλλων.
Χαλκός χαμηλού προφίλ
Αυτό δεν είναι απαραιτήτως ένας τύπος φύλλου χαλκού που θα κατασκευάσατε με μια εναλλακτική διαδικασία. Ο χαλκός χαμηλού προφίλ είναι ο ηλεκτροκαποσυντικός χαλκός που υποβάλλεται σε επεξεργασία και τροποποιείται με μια διαδικασία μικρο-βροχής για να παρέχει πολύ χαμηλή μέση τραχύτητα με επαρκή τραύμα για προσκόλληση στο υπόστρωμα. Οι διαδικασίες για την κατασκευή αυτών των φύλλων χαλκού είναι κανονικά ιδιόκτητες. Αυτά τα φύλλα συχνά κατηγοριοποιούνται ως εξαιρετικά χαμηλό προφίλ (ULP), πολύ χαμηλό προφίλ (VLP) και απλά χαμηλού προφίλ (LP, περίπου 1 μέση τραχύτητα μικρών).

Σχετικά άρθρα:

Γιατί χρησιμοποιείται το φύλλο χαλκού στην κατασκευή PCB;

Φύλλο χαλκού που χρησιμοποιείται σε πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων