PCB 材料業界は、信号損失を可能な限り低く抑える材料の開発に多大な時間を費やしてきました。高速および高周波設計の場合、損失により信号の伝播距離が制限され、信号が歪み、TDR 測定で見られるインピーダンス偏差が生じます。プリント基板を設計し、より高い周波数で動作する回路を開発するとき、作成するすべての設計で可能な限り滑らかな銅を選択したくなるかもしれません。
銅の粗さが追加のインピーダンス偏差と損失を引き起こすのは事実ですが、銅箔は実際に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な銅を選択せずに、損失を克服するために使用できるいくつかの簡単な方法はありますか?この記事では、これらの点と、PCB スタックアップ材料の購入を開始する場合に何を探すことができるかについて説明します。
の種類PCB銅箔
通常、PCB 材料上の銅について話すときは、特定の種類の銅については話さず、その粗さについてのみ話します。銅の堆積方法が異なると、粗さの値が異なる膜が生成されます。これは、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 (通常は 5 GHz WiFi 以上) または高速で動作する場合は、材料データシートに指定されている銅の種類に注意してください。
また、データシートの Dk 値の意味も必ず理解してください。 Dk の仕様について詳しくは、Rogers の John Coonrod とのこのポッドキャスト ディスカッションをご覧ください。それを念頭に置いて、さまざまなタイプの PCB 銅箔のいくつかを見てみましょう。
電着塗装
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ドラム上に銅箔を「成長」させます。ドラムが回転すると、得られた銅フィルムがローラーにゆっくりと巻き付けられ、後でラミネート上に巻き付けることができる連続した銅シートが得られます。銅のドラム面は基本的にドラムの粗さと一致しますが、露出した面はさらに粗くなります。
プリント基板用電解銅箔
電着銅の製造。
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、標準的な銅クラッド積層プロセスで使用する前に、化学的に (プラズマ エッチングなどで) 意図的に粗面化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に確実に接着できるようになります。
表面処理電着銅
さまざまな種類の表面処理をすべて包括する最適な用語がわかりません銅箔、したがって上記の見出しになります。これらの銅材料は逆処理フォイル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利用可能です (以下を参照)。
裏面処理箔は、電解銅板の平滑面（ドラム面）に表面処理を施したものです。処理層は銅を意図的に粗くする単なる薄いコーティングであり、誘電体材料への密着性が高くなります。これらの処理は、腐食を防ぐ酸化バリアとしても機能します。この銅を使用して積層パネルを作成すると、処理された面が誘電体に接着され、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を必要としません。 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すでに備わっています。
逆処理銅箔には次の 3 つのバリエーションがあります。
高温伸び（HTE）銅箔：IPC-4562 Grade 3仕様に準拠した電解銅箔です。保管中の腐食を防ぐために、露出面も酸化バリアで処理されます。
両面処理箔：フィルムの両面に処理を施した銅箔です。この材料は、ドラム側処理フォイルと呼ばれることもあります。
抵抗銅: これは通常、表面処理された銅として分類されません。この銅箔では、銅の艶消し面に金属コーティングが施され、その後、必要なレベルまで粗面化されます。
これらの銅材料への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を施し、最後に変色防止フィルム層を施します。
PCB銅箔
銅箔の表面処理工程。 [出典: Pytel、Steven G.、他。 「銅処理と信号伝播への影響の分析」 2008 年の第 58 回電子部品および技術会議、1144 ～ 1149 ページ。 IEEE、2008年。]
これらのプロセスにより、追加の処理を最小限に抑え、標準的な基板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
圧延アニール銅箔は、ロール状の銅箔を一対のローラーに通し、銅シートを目的の厚さに冷間圧延します。得られる箔シートの粗さは、圧延パラメータ (速度、圧力など) に応じて変化します。
得られるシートは非常に滑らかで、圧延アニールされた銅シートの表面には縞模様が見えます。下の画像は、電解銅箔と圧延焼鈍箔の比較を示しています。
PCB銅箔比較
電着箔と圧延焼鈍箔の比較。
ロープロファイル銅
これは、必ずしも別のプロセスで製造するタイプの銅箔であるとは限りません。低プロファイル銅は、微細粗化プロセスで処理および改質され、基板への接着に十分な粗化を伴う非常に低い平均粗さを提供する電着銅です。これらの銅箔の製造プロセスは通常、独自のものです。これらの箔は、多くの場合、超低プロファイル (ULP)、超低プロファイル (VLP)、および単純な低プロファイル (LP、平均粗さ約 1 ミクロン) に分類されます。
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投稿日時: 2022 年 6 月 16 日