Новости PCB - Обзор материалов для печатных плат - Медная фольга

Медная фольга используется во всех подложках для электронных схем, и в случае применения с высокой надежностью правильный выбор подложки, покрытой медью, может обеспечить наилучшие эксплуатационные характеристики схемы.

Существует множество различных типов медной фольги, например, различные виды медной фольги различаются по весу (толщине) и характеристикам. Понимание этих различий может помочь инженерам выбрать правильный тип медной фольги для различных применений.

Технология производства медной фольги с электролитическим покрытием

В технологии производства электролитической медной фольги медная фольга образуется путем осаждения ионов меди из химического раствора на вращающийся титановый барабан. Титановый барабан подключен к источнику постоянного напряжения, катод которого подключен к титановому барабану, а анод погружен в раствор медного электролита. При подаче напряжения титановый барабан вращается с очень низкой скоростью, и ионы меди из раствора меди медленно осаждаются на поверхности катода титанового барабана под действием электрического тока. Внутренняя медная поверхность титанового барабана относительно гладкая, в то время как другая сторона медной поверхности относительно шероховатая. Чем медленнее вращается титановый барабан, тем толще отложения меди, и наоборот. Гладкая и шероховатая поверхности медной фольги обрабатываются различными способами, что делает ее пригодной для использования в печатных платах. Обработка медной фольги улучшает сцепление между медью и диэлектрическим материалом. Еще одно преимущество заключается в том, что замедляется окисление меди, что предотвращает изменение цвета.

Технология производства медной фольги - Рулонная медная фольга

Технология производства медной фольги - Рулонная медная фольга Рулонная медная фольга производится путем последовательных операций холодной прокатки. Начиная с заготовки из чистой меди, ее непрерывно прокатывают, чтобы уменьшить ее толщину и увеличить длину. Гладкость поверхности зависит от состояния прокатного стана.

Резисторы из медной фольги покрываются металлом или сплавом с шероховатой стороны электролитической медной фольги в качестве резистивного слоя. Затем этому слою придают шероховатость с помощью частиц никеля. Обратное медное напыление - это процесс, при котором обрабатывается гладкая сторона фольги из электролитической меди. Процесс заключается в нанесении тонкого слоя покрытия на поверхность заготовки для придания шероховатости поверхности заготовки. Цель этой обработки - улучшить сцепление между медной фольгой и диэлектриком и повысить коррозионную стойкость медной фольги. При комбинировании с диэлектрическими материалами и ламинировании в многослойные пластины обработанная поверхность медной фольги ламинируется на диэлектрический материал. Обработанная медная поверхность по-прежнему остается относительно гладкой, в то время как шероховатая поверхность по-прежнему остается очень шероховатой. Это преимущество по сравнению со стандартной электролитической медью заключается в том, что шероховатая поверхность наружного слоя не требует дополнительной механической или химической обработки перед обработкой схемы и сухим отжимом пленки. Шероховатость наружного слоя достаточна для обеспечения адгезии сухой пленки. В случае фольги Loro на обработанную поверхность обратной медной фольги наносится тонкий слой клея, который создает прочный слой с улучшенной адгезией. Как и в случае обратной медной фольги, обработанная клеем сторона прижимается к диэлектрическому слою для лучшего сцепления. Rogers Data серии R○4000 - это линейка многослойных плат с использованием меди Loro.

Резисторы, покрытые медью

На шероховатую сторону фольги из электролитической меди наносится покрытие из металла или сплава, которое выполняет роль резистивного слоя. Затем резистивному слою можно придать шероховатость с помощью частиц никеля.

Покрытие медью наоборот и покрытие медью Lo Pro

Реверсивная медная фольга - это процесс, при котором гладкая сторона меди подвергается электролитической обработке. Процесс заключается в придании шероховатости поверхности заготовки путем нанесения тонкого слоя обработки на поверхность заготовки. Цель этой обработки - улучшить сцепление между медной фольгой и диэлектриком и повысить коррозионную стойкость медной фольги. При комбинировании с диэлектрическими материалами и ламинировании в многослойные пластины обработанная поверхность медной фольги ламинируется на диэлектрический материал. Обработанная поверхность меди остается относительно гладкой, в то время как шероховатая поверхность остается очень шероховатой. Это преимущество по сравнению со стандартной электролитической медью заключается в том, что шероховатая поверхность наружного слоя не требует дополнительной механической или химической обработки перед обработкой схемы и сухим отжимом пленки. Шероховатость наружного слоя достаточна для обеспечения адгезии сухой пленки.

В случае фольги Loro на обработанную поверхность обратной медной фольги наносится тонкий слой клея, который создает прочный слой с улучшенной адгезией. Как и в случае обратной медной фольги, обработанная клеем сторона прижимается к диэлектрическому слою для лучшего сцепления. Rogers R○4000 series data представляет собой многослойную печатную плату с использованием меди Loro.

Кристаллическая структура электролитической меди основана на том факте, что частицы электролитической меди используются для продольного роста медной фольги по оси Z. Как правило, поперечное сечение электролитической меди имеет вид остроконечного ограждения и длинную (перпендикулярную) кромку, перпендикулярную плоскости меди. Вода, содержащаяся в каландрированной меди, разрушается во время прокатки медных заготовок. Грани меньше, чем у электролитической меди, имеют неправильную сферическую форму и расположены почти параллельно поверхности медной фольги.

Измерение шероховатости медной фольги

Шероховатость поверхности медной фольги может быть измерена механически или оптически. Во многих литературных источниках упоминается значение "Rz" (от пика к впадине), поскольку оно измеряется механическими датчиками на трубопроводах. Однако, по нашему опыту, среднеквадратичная величина шероховатости поверхности медной фольги, измеренная с помощью бесконтактной интерферометрии белым светом, в большей степени соответствует фактическим потерям в проводнике. На рисунке 1 показаны характеристики поверхности фольги из электролитической меди толщиной 0,5 унции, используемой для многослойных плат Rogers PTFE и TMM, измеренные с помощью бесконтактной интерферометрии в белом свете. В таблице 1 приведены данные о типе медной фольги, используемой для ламинирования Rogers, и информация о типичной шероховатости. Недавнее исследование (ссылка 7) показало, что шероховатость "верхней поверхности" имеет совершенно иную структуру, чем поверхность диэлектрика, и что она практически не влияет на потери в проводнике линии передачи.

В таблице ниже приведены данные о шероховатости электролитической и каландрированной медной фольги различной толщины, полученные с помощью оптического измерительного прибора. В таблице также указано, какой тип медной фольги используется для многослойных плит того или иного типа в Rogers. Можно видеть, что каландрированная медь - это самая гладкая медная фольга.

Электрические характеристики высокочастотных многослойных печатных плат

В волноводах шероховатость поверхности проводника оказывает значительное влияние на потери в проводнике, что было известно с первых дней развития микроволновой техники. В 1949 году С.П. Морган (ссылка 1) опубликовал результаты численного моделирования, показывающие, что шероховатость поверхности проводника может привести к экспоненциальному увеличению потерь в проводнике. Хаммерстад и Дженсен (ссылка 2) объединили модель Моргана и полученные данные с методологией проектирования микрополосков. Модель H αυ стала "учебным пособием" (ссылка 3) для расчета влияния шероховатости поверхности на потери в проводниках. Поскольку используются более высокие частоты и более тонкие многослойные структуры, было обнаружено, что модель H α значительно недооценивает влияние шероховатости поверхности на потери в проводнике (ссылки 5, 6). Модель "Hal-Huray" (ссылка 4), которая является развитием анализа "первых принципов", недавно была принята на вооружение коммерческим аналоговым программным обеспечением для проектирования. программное обеспечение для проектирования. По нашему опыту, модель "Ha"l-Huray позволяет более точно прогнозировать потери в проводниках в диапазоне толщин многослойных плат и частот, соответствующим образом настраивая входные параметры. Модель ‘Hal-Huray’ была включена в программное обеспечение Rogers для измерения импеданса и потерь MwM. В настоящее время мы работаем над разработкой наилучших входных параметров ‘HalHuray’ для аналогизации производительности многослойных плат Rogers. Пожалуйста, ознакомьтесь с информацией о Rogers Tap Center на веб-сайте Rogers или свяжитесь с инженером по продажам Rogers в вашем регионе для получения последней информации. Исследования Роджерса, посвященные медной фольге (ссылки 5, 6, 7), также показали, что шероховатость медной фольги влияет на константы распространения, причем более грубые поверхности приводят к значительному увеличению эффективной диэлектрической проницаемости. Инжир. На рис. 3 показана диэлектрическая проницаемость линии передачи 50 Ом на многослойной плате из жидкокристаллического полимера толщиной 4 мкм (LCP) с использованием медной фольги со значениями Sq в диапазоне от 0,4 мкм до 28 мкм. Можно видеть, что Dk увеличивается почти на 10‰% для цепи с медной фольгой с наибольшей шероховатостью. Влияние шероховатости медной фольги на фазовую характеристику в модели Холла-Хурая не учитывается. Влияние шероховатости поверхности медной фольги на вносимые потери очень очевидно (рис. 2). На частоте 90 ГГц вносимые потери в 50-омной линии передачи, изготовленной из многослойного листа жидкокристаллического полимера (LCP) толщиной 4 мкм с медной фольгой, изготовленной на заказ (синий провод), составляют ≈ 2,2 дБ/i η ч, что практически идентично модели полностью гладкого медный перовскитный проводник. При использовании стандартной электролитической медной фольги на той же подложке с квадратным размером 2 мкм вносимые потери увеличиваются до 3,7 дБ/дюйм. Инжир. На фиг. 4 показана морфология шероховатости поверхности медной фольги для проводника с данными, показанными на рис.2.

Механические характеристики многослойных материалов A. Устойчивость к тепловому удару При определенных экстремальных условиях быстрого термоциклирования фольга из электролитической меди может растрескиваться от термического напряжения в более узких проводниках. Однако при тех же условиях трещиностойкость медного проката значительно повышается. Хотя фольга из электролитической меди обладает большей прочностью на растяжение и пластичностью, каландрированная медная фольга обладает лучшей упругой пластичностью до достижения остаточной деформации. Прочность сцепления медной фольги с металлом Поскольку связывание смолы с металлом происходит в основном за счет механического соединения, прочность сцепления медной фольги в многослойных плитах напрямую зависит от шероховатости поверхности обработанной медной фольги. C. Склеивание полосовых структур (подложек из ПТФЭ) На фотографиях SEM показаны различия в морфологии и шероховатости между различными материалами. типы медной фольги и диэлектрическая поверхность протравленной медной фольги. Если печатные платы скреплены, то для пластин из электролитической меди нет необходимости в обработке поверхности диэлектрика натрием или плазмой, при условии соблюдения мер предосторожности для защиты поверхности. Однако для печатных плат из каландрированной меди, где меньшая шероховатость поверхности медной фольги приводит к ухудшению механического сцепления, для надежного соединения узлов необходим старинный текстиль. Различные методы изготовления двух различных типов медной фольги, представленных в приложении, приводят к различиям в электрических и механических характеристиках. Основные различия приведены в таблице 2.

 Выше приводилось описание медной фольги для совместного использования материалов печатных плат, обратите внимание, что электролитическая медная фольга и каландрированная медная фольга обладают разными свойствами.