PCB材料業界は、信号損失を可能な限り低減する材料の開発に多大な時間を費やしてきました。高速・高周波設計では、損失によって信号伝播距離が制限され、信号が歪み、TDR測定で確認できるインピーダンス偏差が生じます。プリント回路基板の設計や高周波回路の開発において、あらゆる設計において可能な限り滑らかな銅箔を選択したいと思うかもしれません。
銅の粗さがインピーダンスの偏差や損失を増加させることは事実ですが、銅箔はどの程度滑らかである必要があるのでしょうか？すべての設計に超平滑銅を選択することなく、損失を克服できる簡単な方法はあるのでしょうか？この記事では、これらの点に加え、PCBスタックアップ材料の購入を検討する際に考慮すべき点についても解説します。
の種類PCB銅箔
通常、PCB材料における銅について話す場合、具体的な銅の種類ではなく、その粗さについてのみ話します。銅の堆積方法によって生成される膜の粗さは異なり、走査型電子顕微鏡（SEM）画像で明確に区別できます。高周波数（通常5GHz以上のWiFi）または高速で動作させる場合は、材料データシートに記載されている銅の種類に注意してください。
また、データシートに記載されているDk値の意味を理解しておくことも重要です。Dk仕様について詳しくは、Rogers社のJohn Coonrod氏とのポッドキャストをご覧ください。これを念頭に、PCB銅箔の種類をいくつか見ていきましょう。
電着
このプロセスでは、ドラムを電解液中で回転させ、電着反応を利用して銅箔をドラム上に「成長」させます。ドラムが回転するにつれて、得られた銅箔はゆっくりとローラーに巻き付けられ、後にラミネート上に圧延される連続した銅シートが形成されます。ドラム側の銅箔の粗さはドラムの粗さとほぼ同じですが、露出面ははるかに粗くなります。
電解PCB銅箔
電気めっき銅の製造。
標準的なPCB製造プロセスで使用するには、まず銅の粗い面をガラス樹脂誘電体に接着します。残りの露出した銅（ドラム側）は、標準的な銅張積層プロセスで使用する前に、意図的に化学的に粗面化（例えばプラズマエッチング）する必要があります。これにより、PCBスタックアップの次の層への接着が確実に可能になります。
表面処理された電気めっき銅
表面処理された様々な種類を網羅する最適な用語が分からない。銅箔、上記の見出しの通りです。これらの銅材料は、逆処理箔として最もよく知られていますが、他に2つのバリエーションがあります（下記参照）。
裏面処理箔は、電解銅板の平滑面（ドラム側）に表面処理を施したものです。処理層とは、銅を意図的に粗くする薄いコーティングで、誘電体への密着性を高めます。また、これらの処理は酸化バリアとして機能し、腐食を防ぎます。この銅を用いてラミネートパネルを作成する場合、処理面は誘電体に接着され、残った粗い面は露出したままになります。露出面は、エッチング前に追加の粗面化処理をする必要はありません。PCBスタックアップの次の層に接着するのに十分な強度が既に備わっているためです。
裏面処理銅箔には次の 3 つのバリエーションがあります。
高温伸長（HTE）銅箔：IPC-4562グレード3規格に準拠した電解銅箔です。露出面には酸化バリア処理が施されており、保管中の腐食を防止します。
両面処理箔：この銅箔はフィルムの両面に処理が施されています。ドラム側処理箔と呼ばれることもあります。
抵抗銅：これは通常、表面処理銅とは分類されません。この銅箔は、銅のマット面に金属コーティングを施し、その後、所定のレベルまで粗面化処理を施したものです。
これらの銅材料における表面処理の適用は簡単です。箔を追加の電解槽に通して二次銅めっきを施し、続いてバリアシード層、最後に変色防止フィルム層を施します。
PCB銅箔
銅箔の表面処理プロセス。[出典：Pytel, Steven G., et al. 「銅箔処理と信号伝播への影響の分析」2008年第58回電子部品・技術会議、pp. 1144-1149。IEEE、2008年]
これらのプロセスにより、最小限の追加処理で標準的なボード製造プロセスで簡単に使用できる材料が得られます。
圧延焼鈍銅
圧延焼鈍銅箔は、ロール状の銅箔を一対のローラーに通し、冷間圧延して所定の厚さに仕上げます。得られる箔の粗さは、圧延条件（速度、圧力など）によって異なります。
得られたシートは非常に滑らかで、圧延焼鈍銅板の表面には条線が確認できます。下の画像は、電解銅箔と圧延焼鈍銅箔の比較です。
PCB銅箔の比較
電着箔と圧延焼鈍箔の比較。
ロープロファイル銅
これは必ずしも他の方法で製造できる銅箔の種類ではありません。ロープロファイル銅は、電解銅にマイクロ粗化処理を施し、平均粗さを非常に低く抑えつつ、基板への密着性を高めるのに十分な粗さにしたものです。これらの銅箔の製造プロセスは通常、各社独自のものです。これらの銅箔は、超ロープロファイル（ULP）、超ロープロファイル（VLP）、そしてロープロファイル（LP、平均粗さ約1ミクロン）に分類されることが多いです。
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投稿日時: 2022年6月16日