Die PCB-Materialindustrie hat viel Zeit in die Entwicklung von Materialien investiert, die den geringstmöglichen Signalverlust bieten.Bei Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzdesigns begrenzen Verluste die Signalausbreitungsentfernung und verzerren Signale und erzeugen eine Impedanzabweichung, die in TDR-Messungen zu sehen ist.Da wir alle Leiterplatten entwerfen und Schaltungen entwickeln, die bei höheren Frequenzen arbeiten, kann es verlockend sein, in allen von Ihnen erstellten Designs das möglichst glatte Kupfer zu wählen.

Es stimmt zwar, dass Kupferrauheit zusätzliche Impedanzabweichungen und Verluste verursacht, aber wie glatt muss Ihre Kupferfolie wirklich sein?Gibt es einige einfache Methoden, mit denen Sie Verluste überwinden können, ohne für jedes Design ultraglattes Kupfer auswählen zu müssen?Wir werden uns diese Punkte in diesem Artikel ansehen und worauf Sie achten können, wenn Sie anfangen, nach PCB-Stackup-Materialien zu suchen.

Arten vonPCB-Kupferfolie

Wenn wir über Kupfer auf Leiterplattenmaterialien sprechen, sprechen wir normalerweise nicht über die spezifische Kupferart, sondern nur über ihre Rauheit.Unterschiedliche Kupferabscheidungsverfahren erzeugen Filme mit unterschiedlichen Rauheitswerten, die in einem Rasterelektronenmikroskop (REM)-Bild deutlich unterschieden werden können.Wenn Sie mit hohen Frequenzen (normalerweise 5 GHz WLAN oder höher) oder mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, achten Sie auf den Kupfertyp, der in Ihrem Materialdatenblatt angegeben ist.

Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie die Bedeutung von Dk-Werten in einem Datenblatt verstehen.Sehen Sie sich diese Podcast-Diskussion mit John Coonrod von Rogers an, um mehr über Dk-Spezifikationen zu erfahren.Schauen wir uns vor diesem Hintergrund einige der verschiedenen Arten von PCB-Kupferfolie an.

Galvanisch abgeschieden

Bei diesem Verfahren wird eine Trommel durch eine elektrolytische Lösung gedreht, und eine Elektroabscheidungsreaktion wird verwendet, um die Kupferfolie auf der Trommel „aufwachsen“ zu lassen.Während sich die Trommel dreht, wird der resultierende Kupferfilm langsam auf eine Walze gewickelt, wodurch eine durchgehende Kupferfolie entsteht, die später auf ein Laminat gerollt werden kann.Die Trommelseite des Kupfers entspricht im Wesentlichen der Rauheit der Trommel, während die freiliegende Seite viel rauer ist.

Galvanisch abgeschiedene PCB-Kupferfolie

Herstellung von galvanisch abgeschiedenem Kupfer.
Um in einem Standard-PCB-Fertigungsprozess verwendet zu werden, wird die raue Seite des Kupfers zuerst mit einem Glas-Harz-Dielektrikum verbunden.Das verbleibende freigelegte Kupfer (Trommelseite) muss absichtlich chemisch aufgeraut werden (z. B. durch Plasmaätzen), bevor es in dem standardmäßigen kupferplattierten Laminierungsprozess verwendet werden kann.Dadurch wird sichergestellt, dass es mit der nächsten Schicht im PCB-Stapel verbunden werden kann.

Oberflächenbehandeltes galvanisch abgeschiedenes Kupfer

Ich kenne den besten Begriff nicht, der all die verschiedenen Arten von Oberflächenbehandlungen umfasstKupferfolien, daher die obige Überschrift.Diese Kupfermaterialien sind am besten als rückseitig behandelte Folien bekannt, obwohl zwei weitere Variationen verfügbar sind (siehe unten).

Rückseitenbehandelte Folien verwenden eine Oberflächenbehandlung, die auf die glatte Seite (Trommelseite) eines galvanisch abgeschiedenen Kupferblechs aufgebracht wird.Eine Behandlungsschicht ist nur eine dünne Beschichtung, die das Kupfer absichtlich aufrauht, damit es besser an einem dielektrischen Material haftet.Diese Behandlungen wirken auch als Oxidationsbarriere, die Korrosion verhindert.Wenn dieses Kupfer zur Herstellung von Laminatplatten verwendet wird, wird die behandelte Seite mit dem Dielektrikum verbunden, und die übrig gebliebene raue Seite bleibt frei.Die freigelegte Seite muss vor dem Ätzen nicht zusätzlich aufgerauht werden;Es hat bereits genug Festigkeit, um sich mit der nächsten Schicht im PCB-Stapel zu verbinden.

Drei Variationen von rückseitig behandelter Kupferfolie umfassen:

Hochtemperaturdehnungs-Kupferfolie (HTE): Dies ist eine galvanisch abgeschiedene Kupferfolie, die den Spezifikationen von IPC-4562 Grad 3 entspricht.Die exponierte Seite ist außerdem mit einer Oxidationsbarriere behandelt, um Korrosion während der Lagerung zu verhindern.
Doppelt behandelte Folie: Bei dieser Kupferfolie wird die Behandlung auf beiden Seiten der Folie aufgebracht.Dieses Material wird manchmal als trommelseitig behandelte Folie bezeichnet.
Resistives Kupfer: Dies wird normalerweise nicht als oberflächenbehandeltes Kupfer klassifiziert.Diese Kupferfolie verwendet eine metallische Beschichtung auf der matten Seite des Kupfers, die dann auf das gewünschte Niveau aufgeraut wird.
Die Anwendung der Oberflächenbehandlung bei diesen Kupfermaterialien ist unkompliziert: Die Folie wird durch zusätzliche Elektrolytbäder gerollt, die eine sekundäre Kupferplattierung aufbringen, gefolgt von einer Barrierekeimschicht und schließlich einer Anlaufschutzfilmschicht.

PCB-Kupferfolie

Oberflächenbehandlungsverfahren für Kupferfolien.[Quelle: Pytel, Steven G., et al."Analyse von Kupferbehandlungen und die Auswirkungen auf die Signalausbreitung."2008 58. Konferenz für elektronische Komponenten und Technologie, S. 1144-1149.IEEE, 2008.]
Mit diesen Prozessen haben Sie ein Material, das mit minimaler zusätzlicher Bearbeitung problemlos im Standard-Leiterplattenherstellungsprozess verwendet werden kann.

Walzgeglühtes Kupfer

Walzgeglühte Kupferfolien führen eine Rolle Kupferfolie durch ein Paar Walzen, die das Kupferblech auf die gewünschte Dicke kaltwalzen.Die Rauhigkeit des resultierenden Folienblatts variiert in Abhängigkeit von den Walzparametern (Geschwindigkeit, Druck usw.).

Das resultierende Blech kann sehr glatt sein, und Streifen sind auf der Oberfläche des walzgeglühten Kupferblechs sichtbar.Die Bilder unten zeigen einen Vergleich zwischen einer galvanisch abgeschiedenen Kupferfolie und einer walzgeglühten Folie.

PCB-Kupferfolien-Vergleich

Vergleich von galvanisch abgeschiedenen vs. walzgeglühten Folien.
Low-Profile-Kupfer
Dies ist nicht unbedingt eine Art Kupferfolie, die Sie mit einem alternativen Verfahren herstellen würden.Low-Profile-Kupfer ist galvanisch abgeschiedenes Kupfer, das mit einem Mikro-Aufrauungsprozess behandelt und modifiziert wird, um eine sehr geringe durchschnittliche Rauheit mit ausreichender Aufrauung für die Haftung auf dem Substrat bereitzustellen.Die Prozesse zur Herstellung dieser Kupferfolien sind normalerweise proprietär.Diese Folien werden oft als Ultra-Low-Profile (ULP), Very-Low-Profile (VLP) und einfach Low-Profile (LP, ungefähr 1 Mikrometer durchschnittliche Rauheit) kategorisiert.

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