Ngành công nghiệp vật liệu PCB đã dành nhiều thời gian để phát triển các vật liệu có khả năng giảm tín hiệu thấp nhất có thể. Đối với các thiết kế tốc độ cao và tần số cao, tổn thất sẽ hạn chế khoảng cách truyền tín hiệu và làm méo tín hiệu, đồng thời nó sẽ tạo ra độ lệch trở kháng có thể thấy trong các phép đo TDR. Khi chúng tôi thiết kế bất kỳ bảng mạch in nào và phát triển các mạch hoạt động ở tần số cao hơn, bạn có thể muốn chọn loại đồng mịn nhất có thể trong tất cả các thiết kế mà bạn tạo ra.

Mặc dù đúng là độ nhám của đồng tạo ra độ lệch và tổn thất trở kháng bổ sung, nhưng lá đồng của bạn thực sự cần phải mịn đến mức nào? Có phương pháp đơn giản nào bạn có thể sử dụng để khắc phục tổn thất mà không cần chọn đồng siêu mịn cho mọi thiết kế không? Chúng ta sẽ xem xét những điểm này trong bài viết này cũng như những gì bạn có thể tìm kiếm nếu bắt đầu mua vật liệu xếp chồng PCB.

Các loạiLá đồng PCB

Thông thường khi nói về đồng trên vật liệu PCB, chúng ta không nói đến loại đồng cụ thể mà chỉ nói đến độ nhám của nó. Các phương pháp lắng đọng đồng khác nhau tạo ra các màng có giá trị độ nhám khác nhau, có thể phân biệt rõ ràng trong hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM). Nếu bạn định hoạt động ở tần số cao (thường là WiFi 5 GHz trở lên) hoặc ở tốc độ cao thì hãy chú ý đến loại đồng được chỉ định trong biểu dữ liệu vật liệu của bạn.

Ngoài ra, hãy đảm bảo hiểu ý nghĩa của các giá trị Dk trong biểu dữ liệu. Xem cuộc thảo luận podcast này với John Coonrod từ Rogers để tìm hiểu thêm về thông số kỹ thuật của Dk. Với ý nghĩ đó, chúng ta hãy xem xét một số loại lá đồng PCB khác nhau.

được lắng đọng bằng điện

Trong quá trình này, một cái trống được quay qua dung dịch điện phân và phản ứng lắng đọng điện được sử dụng để “nhồi” lá đồng lên trên trống. Khi trống quay, màng đồng thu được sẽ được quấn từ từ vào một con lăn, tạo thành một tấm đồng liên tục mà sau này có thể được cuộn thành một tấm cán mỏng. Mặt trống bằng đồng về cơ bản sẽ có độ nhám tương ứng với mặt trống, còn mặt trống sẽ nhám hơn rất nhiều.

Lá đồng PCB được mạ điện

Sản xuất đồng mạ điện.
Để được sử dụng trong quy trình chế tạo PCB tiêu chuẩn, mặt thô của đồng trước tiên sẽ được liên kết với chất điện môi nhựa thủy tinh. Phần đồng còn lại (mặt trống) sẽ cần phải được làm nhám một cách có chủ ý về mặt hóa học (ví dụ, bằng phương pháp khắc plasma) trước khi có thể sử dụng nó trong quy trình cán màng đồng tiêu chuẩn. Điều này sẽ đảm bảo nó có thể được liên kết với lớp tiếp theo trong ngăn xếp PCB.

Đồng mạ điện được xử lý bề mặt

Tôi không biết thuật ngữ tốt nhất bao gồm tất cả các loại xử lý bề mặt khác nhaulá đồng, do đó có tiêu đề trên. Những vật liệu đồng này được biết đến nhiều nhất dưới dạng lá được xử lý ngược, mặc dù có sẵn hai biến thể khác (xem bên dưới).

Các lá kim loại được xử lý ngược sử dụng phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng cho mặt nhẵn (mặt trống) của tấm đồng được mạ điện. Lớp xử lý chỉ là một lớp phủ mỏng nhằm mục đích làm nhám đồng, do đó nó sẽ có độ bám dính cao hơn với vật liệu điện môi. Những phương pháp xử lý này cũng hoạt động như một rào cản oxy hóa ngăn ngừa sự ăn mòn. Khi đồng này được sử dụng để tạo ra các tấm laminate, mặt được xử lý sẽ được liên kết với chất điện môi và mặt thô còn sót lại vẫn lộ ra. Mặt tiếp xúc sẽ không cần làm nhám thêm trước khi khắc; nó sẽ có đủ sức mạnh để liên kết với lớp tiếp theo trong ngăn xếp PCB.

Ba biến thể của lá đồng được xử lý ngược bao gồm:

Lá đồng có độ giãn dài ở nhiệt độ cao (HTE): Đây là lá đồng được mạ điện tuân thủ các thông số kỹ thuật IPC-4562 Cấp 3. Bề mặt tiếp xúc cũng được xử lý bằng hàng rào oxy hóa để chống ăn mòn trong quá trình bảo quản.
Giấy bạc được xử lý kép: Trong lá đồng này, việc xử lý được áp dụng cho cả hai mặt của màng. Vật liệu này đôi khi được gọi là giấy bạc đã được xử lý phía trống.
Đồng điện trở: Loại này thường không được phân loại là đồng được xử lý bề mặt. Lá đồng này sử dụng lớp phủ kim loại trên mặt mờ của đồng, sau đó được làm nhám đến mức mong muốn.
Ứng dụng xử lý bề mặt trong các vật liệu đồng này rất đơn giản: giấy bạc được cuộn qua các bể điện phân bổ sung để phủ lớp mạ đồng thứ cấp, tiếp theo là lớp hạt chắn và cuối cùng là lớp màng chống xỉn màu.

Lá đồng PCB

Quy trình xử lý bề mặt lá đồng. [Nguồn: Pytel, Steven G., và cộng sự. "Phân tích các phương pháp xử lý đồng và ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu." Năm 2008, Hội nghị Công nghệ và Linh kiện Điện tử lần thứ 58, trang 1144-1149. IEEE, 2008.]
Với những quy trình này, bạn sẽ có được vật liệu có thể dễ dàng sử dụng trong quy trình chế tạo bảng tiêu chuẩn với mức xử lý bổ sung tối thiểu.

Đồng ủ cán

Các lá đồng được ủ cán sẽ đưa một cuộn lá đồng đi qua một cặp con lăn, con lăn này sẽ cán nguội tấm đồng đến độ dày mong muốn. Độ nhám của tấm giấy bạc thu được sẽ thay đổi tùy thuộc vào các thông số cán (tốc độ, áp suất, v.v.).

Tấm đồng thu được có thể rất mịn và có thể nhìn thấy các đường vân trên bề mặt của tấm đồng đã qua ủ cán. Những hình ảnh dưới đây thể hiện sự so sánh giữa lá đồng được mạ điện và lá đồng được cán nguội.

So sánh lá đồng PCB

So sánh các lá được ủ bằng điện và được cán.
Đồng cấu hình thấp
Đây không nhất thiết phải là loại lá đồng mà bạn sẽ chế tạo bằng quy trình thay thế. Đồng cấu hình thấp là đồng mạ điện được xử lý và biến đổi bằng quy trình gia công vi mô để mang lại độ nhám trung bình rất thấp với độ nhám vừa đủ để bám dính vào bề mặt. Các quy trình sản xuất những lá đồng này thường là độc quyền. Những lá này thường được phân loại thành cấu hình cực thấp (ULP), cấu hình rất thấp (VLP) và đơn giản là cấu hình thấp (LP, độ nhám trung bình khoảng 1 micron).

Bài viết liên quan:

Tại sao lá đồng được sử dụng trong sản xuất PCB?

Lá đồng được sử dụng trong bảng mạch in