PCB malzemeleri endüstrisi, mümkün olan en düşük sinyal kaybını sağlayan malzemeleri geliştirmek için önemli miktarda zaman harcadı. Yüksek hızlı ve yüksek frekanslı tasarımlar için kayıplar sinyal yayılma mesafesini sınırlayacak ve sinyalleri bozacak ve TDR ölçümlerinde görülebilecek bir empedans sapması yaratacaktır. Herhangi bir baskılı devre kartı tasarladığımız ve daha yüksek frekanslarda çalışan devreler geliştirdiğimiz için, oluşturduğunuz tüm tasarımlarda mümkün olan en pürüzsüz bakırı tercih etmek cazip gelebilir.

Bakır pürüzlülüğünün ek empedans sapması ve kayıplara neden olduğu doğru olsa da, bakır folyonuzun gerçekte ne kadar pürüzsüz olması gerekiyor? Her tasarım için ultra pürüzsüz bakır seçmeden kayıpların üstesinden gelmek için kullanabileceğiniz bazı basit yöntemler var mı? Bu makalede bu noktalara ve PCB yığın malzemeleri için alışverişe başlarsanız arayabileceğiniz şeylere bakacağız.

TürleriPCB Bakır Folyo

Normalde PCB malzemeleri üzerindeki bakırdan bahsettiğimizde, bakırın spesifik türünden bahsetmiyoruz, sadece pürüzlülüğünden bahsediyoruz. Farklı bakır biriktirme yöntemleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüsünde açıkça ayırt edilebilen, farklı pürüzlülük değerlerine sahip filmler üretir. Yüksek frekanslarda (normalde 5 GHz WiFi veya üzeri) veya yüksek hızlarda çalışacaksanız malzeme veri sayfanızda belirtilen bakır türüne dikkat edin.

Ayrıca veri sayfasındaki Dk değerlerinin anlamını anladığınızdan emin olun. Dk spesifikasyonları hakkında daha fazla bilgi edinmek için Rogers'tan John Coonrod ile yapılan bu podcast tartışmasını izleyin. Bunu aklımızda tutarak, farklı PCB bakır folyo türlerinden bazılarına bakalım.

Elektro-birikimli

Bu işlemde, bir tambur elektrolitik bir çözelti içerisinden döndürülür ve bakır folyoyu tambur üzerinde "büyütmek" için bir elektro-çökeltme reaksiyonu kullanılır. Tambur döndükçe, ortaya çıkan bakır film yavaş yavaş bir silindire sarılır ve daha sonra laminat üzerine yuvarlanabilecek sürekli bir bakır levha elde edilir. Bakırın tambur tarafı esasen tamburun pürüzlülüğüyle eşleşirken, açıkta kalan taraf çok daha pürüzlü olacaktır.

Elektro-birikimli PCB bakır folyo

Elektro-birikimli bakır üretimi.
Standart bir PCB üretim sürecinde kullanılmak üzere, bakırın pürüzlü tarafı ilk olarak cam reçineli bir dielektrik ile birleştirilecek. Geriye kalan açık bakırın (tambur tarafı), standart bakır kaplı laminasyon işleminde kullanılmadan önce kimyasal olarak (örneğin, plazma dağlama ile) kasıtlı olarak pürüzlendirilmesi gerekecektir. Bu, PCB yığınındaki bir sonraki katmana bağlanabilmesini sağlayacaktır.

Yüzey İşlemli Elektrobirikimli Bakır

Tüm farklı yüzey işleme türlerini kapsayan en iyi terimi bilmiyorumbakır folyolar, dolayısıyla yukarıdaki başlık. Bu bakır malzemeler en iyi şekilde ters işlem görmüş folyolar olarak bilinir, ancak diğer iki varyasyon da mevcuttur (aşağıya bakınız).

Ters işlem görmüş folyolar, elektro-birikimli bakır levhanın pürüzsüz tarafına (tambur tarafı) uygulanan bir yüzey işlemi kullanır. İşleme katmanı, bakırı kasıtlı olarak pürüzlendiren ince bir kaplamadır, dolayısıyla dielektrik malzemeye daha fazla yapışma sağlar. Bu işlemler aynı zamanda korozyonu önleyen bir oksidasyon bariyeri görevi de görür. Bu bakır laminat paneller oluşturmak için kullanıldığında, işlenen taraf dielektrikle birleştirilir ve kalan pürüzlü taraf açıkta kalır. Açıkta kalan tarafın dağlamadan önce herhangi bir ilave pürüzlendirmeye ihtiyacı olmayacaktır; PCB yığınındaki bir sonraki katmana bağlanmak için zaten yeterli güce sahip olacaktır.

Ters işlem görmüş bakır folyodaki üç varyasyon şunları içerir:

Yüksek sıcaklıkta uzama (HTE) bakır folyo: Bu, IPC-4562 Sınıf 3 spesifikasyonlarına uygun, elektro-çökeltilmiş bir bakır folyodur. Açıkta kalan yüz, depolama sırasında korozyonu önlemek için bir oksidasyon bariyeriyle de işlenir.
Çift işlem görmüş folyo: Bu bakır folyoda işlem filmin her iki yüzüne de uygulanır. Bu malzemeye bazen tambur tarafı işlenmiş folyo denir.
Dirençli bakır: Bu normalde yüzey işleme tabi tutulmuş bakır olarak sınıflandırılmaz. Bu bakır folyo, bakırın mat tarafı üzerinde metalik bir kaplama kullanır ve bu daha sonra istenen seviyeye kadar pürüzlendirilir.
Bu bakır malzemelerde yüzey işleme uygulaması basittir: folyo, ikincil bir bakır kaplama uygulayan ek elektrolit banyolarından geçirilir, ardından bir bariyer tohum katmanı ve son olarak kararmaz bir film katmanı uygulanır.

PCB bakır folyo

Bakır folyolar için yüzey işleme işlemleri. [Kaynak: Pytel, Steven G., ve diğerleri. "Bakır işlemlerinin analizi ve sinyal yayılımı üzerindeki etkileri." 2008 58. Elektronik Bileşenler ve Teknoloji Konferansı, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Bu işlemlerle minimum ek işlemle standart levha üretim sürecinde kolaylıkla kullanılabilecek bir malzemeye sahip olursunuz.

Haddelenmiş-Tavlanmış Bakır

Haddelenmiş tavlanmış bakır folyolar, bir bakır folyo rulosunu bir çift silindirden geçirecek ve bu da bakır levhayı istenen kalınlığa kadar soğuk haddeleyecektir. Ortaya çıkan folyo tabakasının pürüzlülüğü, haddeleme parametrelerine (hız, basınç vb.) bağlı olarak değişecektir.

Ortaya çıkan levha çok düzgün olabilir ve haddelenmiş tavlanmış bakır levhanın yüzeyinde çizgiler görülebilir. Aşağıdaki resimler, elektro-birikimli bakır folyo ile haddelenmiş tavlanmış folyo arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir.

PCB bakır folyo karşılaştırması

Galvanizli ve haddelenmiş tavlanmış folyoların karşılaştırılması.
Düşük Profilli Bakır
Bu mutlaka alternatif bir işlemle üreteceğiniz bir tür bakır folyo değildir. Düşük profilli bakır, alt tabakaya yapışma için yeterli pürüzlendirme ile çok düşük ortalama pürüzlülük sağlamak üzere mikro pürüzlendirme işlemiyle işlenmiş ve modifiye edilmiş, elektro-çökeltilmiş bakırdır. Bu bakır folyoların üretimine yönelik işlemler normalde tescillidir. Bu folyolar genellikle ultra düşük profilli (ULP), çok düşük profilli (VLP) ve basitçe düşük profilli (LP, yaklaşık 1 mikron ortalama pürüzlülük) olarak sınıflandırılır.

İlgili makaleler:

PCB İmalatında Neden Bakır Folyo Kullanılır?

Baskılı Devre Kartında Kullanılan Bakır Folyo