Το κύριο υλικό αγωγού που χρησιμοποιείται στα PCB είναιφύλλο χαλκού, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σημάτων και ρευμάτων. Ταυτόχρονα, το φύλλο χαλκού στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως επίπεδο αναφοράς για τον έλεγχο της σύνθετης αντίστασης της γραμμής μεταφοράς ή ως ασπίδα για την καταστολή των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI). Ταυτόχρονα, στη διαδικασία κατασκευής των PCB, η αντοχή στην αποκόλληση, η απόδοση χάραξης και άλλα χαρακτηριστικά του φύλλου χαλκού θα επηρεάσουν επίσης την ποιότητα και την αξιοπιστία της κατασκευής των PCB. Οι μηχανικοί διάταξης PCB πρέπει να κατανοήσουν αυτά τα χαρακτηριστικά για να διασφαλίσουν ότι η διαδικασία κατασκευής των PCB μπορεί να εκτελεστεί με επιτυχία.
Το φύλλο χαλκού για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχει ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού (ηλεκτροαποτιθέμενο φύλλο χαλκού ED) και φύλλο χαλκού με κυλινδρική ανόπτηση (κυλινδρωμένο ανοπτημένο φύλλο χαλκού RA) δύο είδη, το πρώτο μέσω της μεθόδου ηλεκτρολυτικής κατασκευής, το δεύτερο μέσω της μεθόδου έλασης. Στα άκαμπτα PCB, χρησιμοποιούνται κυρίως ηλεκτρολυτικά φύλλα χαλκού, ενώ τα κυλινδρικά φύλλα χαλκού που έχουν υποστεί ανόπτηση χρησιμοποιούνται κυρίως για εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων.
Για εφαρμογές σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ των ηλεκτρολυτικών και των καλανδραρισμένων φύλλων χαλκού. Τα ηλεκτρολυτικά φύλλα χαλκού έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά στις δύο επιφάνειές τους, δηλαδή η τραχύτητα των δύο επιφανειών του φύλλου δεν είναι η ίδια. Καθώς οι συχνότητες και οι ρυθμοί κυκλώματος αυξάνονται, τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των φύλλων χαλκού μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση των κυκλωμάτων συχνότητας χιλιοστομετρικού κύματος (mm Wave) και των ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας (HSD). Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού μπορεί να επηρεάσει την απώλεια εισαγωγής PCB, την ομοιομορφία φάσης και την καθυστέρηση διάδοσης. Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού μπορεί να προκαλέσει διακυμάνσεις στην απόδοση από το ένα PCB στο άλλο, καθώς και διακυμάνσεις στην ηλεκτρική απόδοση από το ένα PCB στο άλλο. Η κατανόηση του ρόλου των φύλλων χαλκού σε κυκλώματα υψηλής απόδοσης και υψηλής ταχύτητας μπορεί να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση και την ακριβέστερη προσομοίωση της διαδικασίας σχεδιασμού από το μοντέλο στο πραγματικό κύκλωμα.
Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού είναι σημαντική για την κατασκευή PCB
Ένα σχετικά τραχύ προφίλ επιφάνειας βοηθά στην ενίσχυση της πρόσφυσης του φύλλου χαλκού στο σύστημα ρητίνης. Ωστόσο, ένα πιο τραχύ προφίλ επιφάνειας μπορεί να απαιτεί μεγαλύτερους χρόνους χάραξης, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την παραγωγικότητα της πλακέτας και την ακρίβεια του μοτίβου γραμμών. Ο αυξημένος χρόνος χάραξης σημαίνει αυξημένη πλευρική χάραξη του αγωγού και πιο σοβαρή πλευρική χάραξη του αγωγού. Αυτό δυσχεραίνει την κατασκευή λεπτών γραμμών και τον έλεγχο της σύνθετης αντίστασης. Επιπλέον, η επίδραση της τραχύτητας του φύλλου χαλκού στην εξασθένηση του σήματος γίνεται εμφανής καθώς αυξάνεται η συχνότητα λειτουργίας του κυκλώματος. Σε υψηλότερες συχνότητες, περισσότερα ηλεκτρικά σήματα μεταδίδονται μέσω της επιφάνειας του αγωγού και μια τραχύτερη επιφάνεια προκαλεί τη διέλευση του σήματος σε μεγαλύτερη απόσταση, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη εξασθένηση ή απώλεια. Επομένως, τα υποστρώματα υψηλής απόδοσης απαιτούν φύλλα χαλκού χαμηλής τραχύτητας με επαρκή πρόσφυση ώστε να ταιριάζουν με τα συστήματα ρητίνης υψηλής απόδοσης.
Παρόλο που οι περισσότερες εφαρμογές σε PCB σήμερα έχουν πάχος χαλκού 1/2oz (περίπου 18μm), 1oz (περίπου 35μm) και 2oz (περίπου 70μm), οι κινητές συσκευές είναι ένας από τους παράγοντες που οδηγούν στο πάχος χαλκού των PCB να είναι τόσο λεπτό όσο 1μm, ενώ από την άλλη πλευρά, πάχη χαλκού 100μm ή περισσότερο θα γίνουν ξανά σημαντικά λόγω νέων εφαρμογών (π.χ. ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, φωτισμός LED κ.λπ.).
Και με την ανάπτυξη χιλιοστομετρικών κυμάτων 5G καθώς και σειριακών συνδέσεων υψηλής ταχύτητας, η ζήτηση για φύλλα χαλκού με χαμηλότερα προφίλ τραχύτητας αυξάνεται σαφώς.
Ώρα δημοσίευσης: 10 Απριλίου 2024