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

Mặc dù độ nhám của đồng đúng là tạo ra độ lệch trở kháng và tổn thất bổ sung, nhưng lá đồng của bạn thực sự cần phải nhẵn đến mức nào? Có phương pháp đơn giản nào bạn có thể sử dụng để khắc phục tổn thất mà không cần phải chọn đồng siêu nhẵn cho mọi thiết kế không? Chúng ta sẽ xem xét những điểm này trong bài viết này, cũng như những điều bạn có thể tìm kiếm khi 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 về loại đồng cụ thể mà chỉ nói về 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 được phân biệt rõ ràng qua hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM). Nếu bạn sẽ vận hành ở tần số cao (thường là WiFi 5 GHz trở lên) hoặc tốc độ cao, hãy chú ý đến loại đồng được chỉ định trong bảng dữ liệu vật liệu của bạn.

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

Điện phân

Trong quy trình này, một trống được quay trong dung dịch điện phân, và phản ứng điện phân được sử dụng để "phủ" lá đồng lên trống. Khi trống quay, màng đồng thu được sẽ từ từ được quấn vào một con lăn, tạo thành một tấm đồng liên tục, sau đó có thể được cán lên một lớp mỏng. Mặt đồng của trống về cơ bản sẽ tương ứng với độ nhám của trống, trong khi mặt tiếp xúc sẽ nhám hơn nhiều.

Lá đồng PCB điện phân

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

Đồng điện phân được xử lý bề mặt

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

Lá đồng xử lý ngược sử dụng phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng cho mặt nhẵn (mặt trống) của tấm đồng điện phân. Lớp xử lý chỉ là một lớp phủ mỏng có tác dụng làm nhám đồng, nhờ đó đồng sẽ bám dính tốt hơn vào vật liệu điện môi. Các phương pháp xử lý này cũng hoạt động như một lớp chắn oxy hóa giúp ngăn ngừa ăn mòn. Khi sử dụng đồng này để tạo ra các tấm laminate, mặt đã xử lý được liên kết với điện môi, và mặt thô còn lại vẫn được để lộ. Mặt thô sẽ không cần xử lý thêm trước khi khắc; nó đã có đủ độ bền để liên kết với lớp tiếp theo trong cụm PCB.

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

Lá đồng 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 lớp chống oxy hóa để chống ăn mòn trong quá trình lưu trữ.
Lá đồng xử lý kép: Trong loại lá đồng này, quá trình xử lý được áp dụng cho cả hai mặt của màng. Vật liệu này đôi khi được gọi là lá đồng xử lý mặt trống.
Đồng điện trở: Loại này thường không được phân loại là đồng đã qua xử lý bề mặt. Lá đồng này sử dụng một lớp phủ kim loại trên bề mặt mờ của đồng, sau đó được làm nhám đến độ nhám mong muốn.
Ứng dụng xử lý bề mặt trong các vật liệu đồng này rất đơn giản: lá kim loại được cán qua các bể điện phân bổ sung để tạo lớp mạ đồng thứ cấp, tiếp theo là lớp hạt giống chắn và cuối cùng là lớp màng chống xỉn màu.

Lá đồng PCB

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

Đồng cán-ủ

Lá đồng cán nóng sẽ đưa một cuộn lá đồng qua một cặp trục lăn, sau đó cán nguội tấm đồng đến độ dày mong muốn. Độ nhám của lá đồng thành phẩm 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 các đường vân có thể nhìn thấy rõ trên bề mặt của tấm đồng ủ cán. Hình ảnh bên dưới cho thấy sự so sánh giữa lá đồng mạ điện và lá đồng ủ cán.

So sánh lá đồng PCB

So sánh lá kim loại mạ điện phân và lá kim loại mạ cán.
Đồng có cấu hình thấp
Đây không nhất thiết là loại lá đồng mà bạn sẽ chế tạo bằng quy trình thay thế. Đồng hồ đo độ nhám thấp là đồng điện phân được xử lý và biến tính bằng quy trình làm nhám vi mô để đạt được độ nhám trung bình rất thấp nhưng vẫn đủ độ nhám để bám dính vào bề mặt. Quy trình sản xuất các lá đồng này thường là độc quyền. Các lá đồng này thường được phân loại thành hồ sơ cực thấp (ULP), hồ sơ rất thấp (VLP) và hồ sơ 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