PCB malzeme endüstrisi, mümkün olan en düşük sinyal kaybını sağlayan malzemeler geliştirmek için önemli miktarda zaman harcamıştır. Yüksek hızlı ve yüksek frekanslı tasarımlarda, kayıplar sinyal yayılım mesafesini sınırlayacak ve sinyalleri bozacaktır; ayrıca TDR ölçümlerinde görülebilen bir empedans sapmasına neden olacaktır. Herhangi bir baskılı devre kartı tasarlarken ve daha yüksek frekanslarda çalışan devreler geliştirirken, oluşturduğunuz tüm tasarımlarda mümkün olan en pürüzsüz bakırı tercih etmek cazip gelebilir.

Bakırın pürüzlülüğünün ek empedans sapmasına ve kayıplara neden olduğu doğru olsa da, bakır folyonun gerçekten 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 katman malzemeleri aramaya başladığınızda nelere dikkat etmeniz gerektiğine bakacağız.

ÇeşitleriPCB Bakır Folyo

Normalde PCB malzemeleri üzerindeki bakırdan bahsederken, bakırın belirli türünden değil, sadece pürüzlülüğünden bahsederiz. Farklı bakır kaplama yöntemleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüsünde açıkça ayırt edilebilen farklı pürüzlülük değerlerine sahip filmler üretir. Yüksek frekanslarda (genellikle 5 GHz WiFi veya üzeri) veya yüksek hızlarda çalışacaksanız, malzeme veri sayfanızda belirtilen bakır türüne dikkat edin.

Ayrıca, veri sayfasındaki Dk değerlerinin anlamını da anladığınızdan emin olun. Dk özellikleriyle ilgili daha fazla bilgi edinmek için Rogers'tan John Coonrod ile yapılan bu podcast tartışmasını izleyin. Bunu göz önünde bulundurarak, farklı PCB bakır folyo türlerinden bazılarına bakalım.

Elektrokaplama

Bu işlemde, bir tambur elektrolitik bir çözelti içinden döndürülür ve elektrokaplama reaksiyonu kullanılarak bakır folyo tambur üzerine "büyütülür". Tambur dönerken, oluşan bakır film yavaşça bir silindire sarılır ve daha sonra bir laminata sarılabilecek sürekli bir bakır levha elde edilir. Bakırın tambur tarafı esasen tamburun pürüzlülüğüne uyacak, açıkta kalan taraf ise çok daha pürüzlü olacaktır.

Elektrokaplama yöntemiyle üretilmiş PCB bakır folyo

Elektrokaplama yöntemiyle bakır üretimi.
Standart bir PCB üretim sürecinde kullanılabilmesi için, bakırın pürüzlü yüzeyi önce cam reçine dielektrik malzemeye yapıştırılır. Geriye kalan açıkta kalan bakır (tambur tarafı), standart bakır kaplama laminasyon işleminde kullanılmadan önce kimyasal olarak (örneğin plazma aşındırma ile) kasıtlı olarak pürüzlendirilmelidir. Bu, PCB katman dizilimindeki bir sonraki katmana yapıştırılabilmesini sağlayacaktır.

Yüzey İşlem Görmüş Elektrokaplama Bakır

Yüzey işlem görmüş tüm farklı türleri kapsayan en iyi terimi bilmiyorum.bakır folyolarBu nedenle yukarıdaki başlıkta bu bakır malzemeler en çok ters işlem görmüş folyolar olarak bilinir, ancak iki farklı varyasyonu daha mevcuttur (aşağıya bakınız).

Ters işlem görmüş folyolar, elektrokaplama yöntemiyle üretilmiş bakır levhanın pürüzsüz tarafına (tambur tarafına) uygulanan bir yüzey işlemi kullanır. İşlem tabakası, bakırı kasıtlı olarak pürüzlendiren ince bir kaplamadır; böylece dielektrik bir malzemeye daha iyi yapışması sağlanır. Bu işlemler aynı zamanda korozyonu önleyen bir oksidasyon bariyeri görevi de görür. Bu bakır, laminat paneller oluşturmak için kullanıldığında, işlem görmüş taraf dielektriğe bağlanır ve geriye kalan pürüzlü taraf açıkta kalır. Açıkta kalan tarafın, aşındırma işleminden önce ek bir pürüzlendirmeye ihtiyacı yoktur; PCB yığınındaki bir sonraki katmana bağlanmak için zaten yeterli mukavemete sahip olacaktır.

Ters işlem görmüş bakır folyonun üç farklı varyasyonu şunlardır:

Yüksek sıcaklıkta uzama (HTE) bakır folyo: Bu, IPC-4562 Sınıf 3 spesifikasyonlarına uygun, elektrokaplama yöntemiyle üretilmiş bir bakır folyodur. Açıkta kalan yüzey, depolama sırasında korozyonu önlemek için bir oksidasyon bariyeri ile de işlenmiştir.
Çift işlem görmüş folyo: Bu bakır folyoda, işlem filmin her iki tarafına da uygulanır. Bu malzeme bazen tambur tarafı işlem görmüş folyo olarak da adlandırılır.
Dirençli bakır: Bu, normalde yüzey işlem görmüş bakır olarak sınıflandırılmaz. Bu bakır folyo, bakırın mat tarafına metalik bir kaplama uygulanması ve ardından istenen seviyeye kadar pürüzlendirilmesiyle elde edilir.
Bu bakır malzemelerde yüzey işleme uygulaması basittir: folyo, ikincil bir bakır kaplama uygulayan ek elektrolit banyolarından geçirilir, ardından bir bariyer tohum tabakası ve son olarak da kararmayı önleyici bir film tabakası uygulanır.

PCB bakır folyo

Bakır folyolar için yüzey işleme süreçleri. [Kaynak: Pytel, Steven G., vd. "Bakır işlemlerinin analizi ve sinyal yayılımı üzerindeki etkileri." 2008 58. Elektronik Bileşenler ve Teknoloji Konferansı, s. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Bu işlemler sayesinde, minimum ek işlemle standart devre kartı üretim sürecinde kolayca kullanılabilen bir malzeme elde edersiniz.

Haddeleme ve Tavlama Yöntemiyle İşlenmiş Bakır

Haddeleme ve tavlama işleminden geçirilmiş bakır folyolar, bakır folyo rulosunun bir çift silindirden geçirilmesiyle elde edilir; bu silindirler bakır levhayı istenen kalınlığa kadar soğuk haddeleme işlemine tabi tutar. Elde edilen folyo levhanın pürüzlülüğü, haddeleme parametrelerine (hız, basınç vb.) bağlı olarak değişir.

Elde edilen levha çok pürüzsüz olabilir ve haddelenmiş-tavlanmış bakır levhanın yüzeyinde çizgiler görülebilir. Aşağıdaki resimler, elektrokaplama yöntemiyle üretilmiş bir bakır folyo ile haddelenmiş-tavlanmış bir folyo arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir.

PCB bakır folyo karşılaştırması

Elektrokaplama yöntemiyle üretilen folyolar ile haddelenerek tavlanan folyoların karşılaştırılması.
Düşük Profilli Bakır
Bu, alternatif bir işlemle üretebileceğiniz bir bakır folyo türü olmak zorunda değil. Düşük profilli bakır, elektrokaplama yöntemiyle elde edilen ve mikro pürüzlendirme işlemiyle işlenip modifiye edilen bakırdır; bu işlem, alt tabakaya yapışma için yeterli pürüzlendirme ile birlikte çok düşük ortalama pürüzlülük sağlar. Bu bakır folyoların üretim süreçleri genellikle 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 üretiminde neden bakır folyo kullanılır?

Baskılı devre kartlarında kullanılan bakır folyo