高周波設計用PCB銅箔の種類

PCB 材料業界は、信号損失を最小限に抑える材料の開発にかなりの時間を費やしてきました。高速および高周波数の設計では、損失によって信号の伝搬距離が制限され、信号が歪むため、TDR 測定で見られるインピーダンス偏差が生じます。プリント回路基板を設計し、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。

PCBの銅ホイル (2)

銅の粗さが追加のインピーダンス偏差と損失を生み出すのは事実ですが、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?すべての設計で超平滑銅を選択せず​​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、これらのポイントと、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を見ていきます。

の種類PCB銅箔

通常、PCB 材料上の銅について話すとき、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、材料データシートで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 値の意味を理解しておいてください。Rogers の John Coonrod とのこのポッドキャスト ディスカッションを見て、Dk の仕様について詳しく学んでください。それを念頭に置いて、さまざまな種類の PCB 銅箔を見てみましょう。

電着

このプロセスでは、電解液の中でドラムを回転させ、電着反応を利用して銅箔をドラム上に「成長」させます。ドラムが回転すると、得られた銅フィルムがゆっくりとローラーに巻き付けられ、後でラミネートに巻くことができる連続した銅の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、露出面はより粗くなります。

電着PCB銅箔

電着銅の生産。
標準的な PCB 製造プロセスで使用するために、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、標準の銅クラッド積層プロセスで使用する前に、意図的に化学的に (プラズマ エッチングなどで) 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合できます。

表面処理電着銅

さまざまな種類の表面処理をすべて網羅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。これらの銅材料は、裏面処理された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 (以下を参照)。

裏面処理箔は、電着銅板の平滑面(ドラム面)に表面処理を施したものです。処理層は、意図的に銅を粗くするための単なる薄いコーティングであるため、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。この銅を使用してラミネート パネルを作成すると、処理された面が誘電体に結合され、残りの粗い面が露出したままになります。露出面は、エッチングの前に追加の粗面化を行う必要はありません。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すでにあります。

PCBの銅ホイル (4)

裏面処理された銅箔には、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グレード3仕様に準拠した電解銅箔です。また、露出面は保管中の腐食を防ぐために酸化バリアで処理されています。
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、ドラム側処理箔と呼ばれることもあります。
抵抗銅: 通常、表面処理された銅には分類されません。この銅箔は、銅のつや消し面に金属コーティングを使用し、次に必要なレベルまで粗面化します。
これらの銅材料への表面処理の適用は簡単です。箔は追加の電解液浴に通され、二次銅メッキが適用され、その後にバリア シード層が続き、最後に変色防止フィルム層が続きます。

PCB銅箔

銅箔の表面処理工程。[出典: Pytel、Steven G.、他。「銅処理の分析と信号伝搬への影響」。2008 年第 58 回電子部品および技術会議、pp. 1144-1149。IEEE、2008年。
これらのプロセスにより、最小限の追加プロセスで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。

圧延軟銅

圧延アニール銅箔は、銅箔のロールを一対のローラーに通し、銅板を所望の厚さに冷間圧延します。得られる箔シートの粗さは、圧延パラメーター (速度、圧力など) によって異なります。

 

PCB銅箔 (1)

得られた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筋が見られます。下の写真は電解銅箔と圧延焼鈍箔の比較です。

PCB銅箔比較

電着箔と圧延アニール箔の比較。
薄型銅
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はありません。低プロファイル銅は、基板への接着に十分な粗さで非常に低い平均粗さを提供するために、マイクロ粗面化プロセスで処理および変更された電着銅です。これらの銅箔を製造するプロセスは、通常、独自のものです。これらのフォイルは、多くの場合、超低プロファイル (ULP)、非常に低プロファイル (VLP)、単純に低プロファイル (LP、平均粗さ約 1 ミクロン) に分類されます。

 

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投稿時間: 2022 年 6 月 16 日