PCB medžiagų pramonė skyrė daug laiko kurdama medžiagas, kurios užtikrina mažiausius įmanomus signalo nuostolius. Didelės spartos ir aukšto dažnio projektuose nuostoliai riboja signalo sklidimo atstumą ir iškraipo signalus, be to, tai sukuria varžos nuokrypį, kurį galima matyti atliekant TDR matavimus. Projektuojant bet kokią spausdintinę plokštę ir grandines, veikiančias aukštesniais dažniais, gali kilti pagunda visuose kuriamuose projektuose pasirinkti kuo lygesnį varį.

Nors tiesa, kad vario šiurkštumas sukuria papildomą varžos nuokrypį ir nuostolius, kokia lygi iš tikrųjų turi būti jūsų vario folija? Ar yra kokių nors paprastų metodų, kuriuos galite naudoti norėdami įveikti nuostolius nepasirinkdami itin lygaus vario kiekvienam dizainui? Šiame straipsnyje apžvelgsime šiuos punktus, taip pat į ką galite atkreipti dėmesį pradėdami ieškoti PCB sudedamųjų dalių.

TipaiPCB vario folija

Paprastai, kalbėdami apie varį ant PCB medžiagų, nekalbame apie konkretų vario tipą, kalbame tik apie jo šiurkštumą. Skirtingi vario nusodinimo metodai sukuria plėveles su skirtingomis šiurkštumo vertėmis, kurias galima aiškiai atskirti skenuojančio elektroninio mikroskopo (SEM) vaizde. Jei ketinate dirbti aukštais dažniais (paprastai 5 GHz WiFi ar daugiau) arba dideliu greičiu, atkreipkite dėmesį į vario tipą, nurodytą jūsų medžiagos duomenų lape.

Taip pat įsitikinkite, kad suprantate Dk verčių reikšmę duomenų lape. Peržiūrėkite šią podcast'o diskusiją su Johnu Coonrodu iš „Rogers“, kad sužinotumėte daugiau apie Dk specifikacijas. Turėdami tai omenyje, pažvelkime į kai kuriuos skirtingus PCB vario folijos tipus.

Elektrocheminiu būdu nusodintas

Šiame procese būgnas sukamas per elektrolizės tirpalą, o elektrodepozicijos reakcija naudojama vario folijai „užauginti“ ant būgno. Būgnui sukant, gauta vario plėvelė lėtai vyniojama ant volelio, taip suformuojant ištisinį vario lakštą, kurį vėliau galima suvynioti ant laminato. Vario pusė, esanti ant būgno, iš esmės atitiks būgno šiurkštumą, o atvira pusė bus daug šiurkštesnė.

Elektrolitiniu būdu nusodinta PCB vario folija

Elektrolitinio vario gamyba.
Kad varis būtų naudojamas standartiniame spausdintinių plokščių gamybos procese, šiurkštioji jo pusė pirmiausia sujungiama su stiklo ir dervos dielektriku. Likusi atvira vario pusė (būgno pusė) prieš naudojant standartiniame vario plakiravimo laminavimo procese turi būti specialiai pašiurkštinta cheminiu būdu (pvz., plazminiu ėsdinimu). Tai užtikrins, kad jį bus galima sujungti su kitu spausdintinių plokščių sluoksniu.

Paviršiaus apdorotas elektrochemiškai nusodintas varis

Nežinau geriausio termino, apimančio visus skirtingus paviršiaus apdorojimo tipus.vario folijos, taigi ir aukščiau pateikta antraštė. Šios vario medžiagos geriausiai žinomos kaip atvirkštinio apdorojimo folijos, nors yra ir dar dvi variacijos (žr. toliau).

Atvirkštinio apdorojimo folijoms naudojamas paviršiaus apdorojimas, kuris užtepamas ant lygios elektrocheminiu būdu nusodinto vario lakšto pusės (būgno pusės). Apdorojimo sluoksnis yra tiesiog plona danga, kuri sąmoningai pašiurkština varį, kad jis geriau sukibtų su dielektrine medžiaga. Šis apdorojimas taip pat veikia kaip oksidacijos barjeras, apsaugantis nuo korozijos. Kai šis varis naudojamas laminuotoms plokštėms gaminti, apdorota pusė sujungiama su dielektriku, o likusi šiurkšti pusė lieka atvira. Atviros pusės prieš ėsdinimą papildomai pašiurkštinti nereikės; ji jau bus pakankamai tvirta, kad sukibtų su kitu PCB sluoksniu.

Trys atvirkščiai apdorotos vario folijos variantai:

Aukštos temperatūros pailgėjimo (HTE) vario folija: tai elektrocheminiu būdu nusodinta vario folija, atitinkanti IPC-4562 3 klasės specifikacijas. Atvira pusė taip pat apdorojama oksidacijos barjeru, kad būtų išvengta korozijos sandėliavimo metu.
Dvigubai apdorota folija: šioje vario folijoje apdorojimas atliekamas iš abiejų plėvelės pusių. Ši medžiaga kartais vadinama būgno pusėje apdorota folija.
Varžinis varis: paprastai jis neklasifikuojamas kaip paviršiniu būdu apdorotas varis. Šioje vario folijoje matinė vario pusė padengta metaliniu sluoksniu, kuris vėliau pašiurkštinamas iki norimo lygio.
Šių varinių medžiagų paviršiaus apdorojimas yra paprastas: folija valcuojama per papildomas elektrolitų voneles, kurios padengia antrinę vario dangą, po to – barjerinį užsėjimo sluoksnį ir galiausiai – apsauginę plėvelę nuo oksidacijos.

PCB vario folija

Vario folijų paviršiaus apdorojimo procesai. [Šaltinis: Pytel, Steven G. ir kt. „Vario apdorojimo analizė ir poveikis signalo sklidimui“. 2008 m. 58-oji elektroninių komponentų ir technologijų konferencija, p. 1144–1149. IEEE, 2008.]
Naudodami šiuos procesus, turite medžiagą, kurią galima lengvai naudoti standartiniame plokščių gamybos procese su minimaliu papildomu apdorojimu.

Valcuotas atkaitintas varis

Atkaitintos valcuotos vario folijos ritinėlis perleidžiamas per porą volelių, kurie šaltuoju būdu valcuoja vario lakštą iki norimo storio. Gautos folijos lakšto šiurkštumas skirsis priklausomai nuo valcavimo parametrų (greičio, slėgio ir kt.).

Gautas lakštas gali būti labai lygus, o valcuoto atkaitinto vario lakšto paviršiuje matomi ruožai. Žemiau pateiktuose paveikslėliuose palyginta elektrocheminiu būdu nusodinta vario folija ir valcuota atkaitinta folija.

PCB vario folijos palyginimas

Elektrocheminiu būdu nusodintų ir valcuotų atkaitintų folijų palyginimas.
Žemo profilio varis
Tai nebūtinai yra vario folijos tipas, kurį gamintumėte alternatyviu procesu. Žemo profilio varis yra elektrocheminiu būdu nusodintas varis, kuris yra apdorojamas ir modifikuojamas mikrošiurkštinimo procesu, siekiant užtikrinti labai mažą vidutinį šiurkštumą ir pakankamą šiurkštumą sukibimui su pagrindu. Šių vario folijų gamybos procesai paprastai yra patentuoti. Šios folijos dažnai skirstomos į itin žemo profilio (ULP), labai žemo profilio (VLP) ir tiesiog žemo profilio (LP, maždaug 1 mikrono vidutinis šiurkštumas).

Susiję straipsniai:

Kodėl vario folija naudojama PCB gamyboje?

Vario folija, naudojama spausdintinėse plokštėse