Ngành công nghiệp vật liệu PCB đã dành nhiều thời gian để phát triển các vật liệu có khả năng giảm thiểu tổn thất tín hiệu. 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 tạo ra độ lệch trở kháng có thể thấy trong 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, có thể bạn sẽ 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 trở kháng và tổn thất bổ sung, nhưng lá đồng của bạn thực sự cần phải mịn đến mức nào? Có một số 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 các điểm này trong bài viết này, cũng như những gì bạn có thể tìm kiếm nếu bạn bắt đầu mua vật liệu xếp chồng PCB.

Các loạiLá đồng PCB

Thông thường khi chúng ta nói về đồng trên vật liệu PCB, chúng ta không nói về loại đồng cụ thể, chúng ta 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 phân biệt rõ ràng trong hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM). Nếu bạn sẽ 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 bảng dữ liệu vật liệu của bạn.

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

Điện phân

Trong quá trình này, một chiếc trống được quay qua dung dịch điện phân, và phản ứng điện phân được sử dụng để “phát triển” 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 trống của đồng về cơ bản sẽ phù hợp 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 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 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 chồng PCB.

Đồng điện phân 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 kim loại xử lý ngược sử dụng phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng cho mặt nhẵn (mặt trống) của tấm đồng được điện phân. Lớp xử lý chỉ là một lớp phủ mỏng cố ý làm nhám đồng, do đó, nó sẽ bám dính tốt hơn vào vật liệu điện môi. Các phương pháp xử lý này cũng hoạt động như một rào cản oxy hóa ngăn ngừa ăn mòn. Khi đồng này được sử dụng để tạo ra các tấm nhiều lớp, mặt đã xử lý được liên kết với điện môi và mặt thô còn lại vẫn được để lộ. Mặt được phơi bày sẽ không cần bất kỳ sự làm nhám bổ sung nào trước khi khắc; nó sẽ có đủ độ bền để liên kết với lớp tiếp theo trong chồng PCB.

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

Lá đồng kéo dài ở nhiệt độ cao (HTE): Đây là lá đồng được mạ điện tuân thủ theo thông số kỹ thuật IPC-4562 Cấp 3. Mặt tiếp xúc cũng được xử lý bằng lớp chống oxy hóa để chống ăn mòn trong quá trình lưu trữ.
Lá đồng được xử lý kép: Trong 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 được xử lý mặt trống.
Đồng điện trở: Thông thường, loại này 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: lá kim loại được cán qua các bể điện phân bổ sung để phủ lớp mạ đồng thứ cấp, tiếp theo là lớp hạt giống chắn và cuối cùng là lớp màng chống xỉn màu.

Lá đồng PCB

Các quy trình xử lý bề mặt cho lá đồng. [Nguồn: Pytel, Steven G., et al. "Phân tích các phương pháp xử lý đồng và tác động lên 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 các quy trình này, bạn có một 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-ủ sẽ đưa một cuộn lá đồng qua một cặp con lăn, sau đó cán nguội tấm đồng đến độ dày mong muốn. Độ nhám của tấm lá đồng thu được sẽ thay đổi tùy thuộc vào các thông số cán (tốc độ, áp suất, v.v.).

Tấm kết quả có thể rất mịn và có thể nhìn thấy các vết khía trên bề mặt của tấm đồng ủ cán. Các hình ảnh bên dưới cho thấy sự so sánh giữa lá đồng điện phân và lá đồng ủ cán.

So sánh lá đồng PCB

So sánh lá mạ điện phân và lá mạ cán nóng.
Đồng có cấu hình thấp
Đây không nhất thiết là loại lá đồng mà bạn sẽ chế tạo bằng quy trình thay thế. Đồng có cấu hình thấp là đồng được điện phân được xử lý và biến đổi bằng quy trình làm nhám vi mô để cung cấp độ nhám trung bình rất thấp với độ nhám đủ để bám dính vào chất nền. Các quy trình sản xuất lá đồng này thường là độc quyền. Các lá đồng này thường được phân loại thành cấu hình cực thấp (ULP), cấu hình rất thấp (VLP) và cấu hình thấp đơn giản (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