Обзор медных фольг

.	. (журнал «DESIGN Magazine», июнь 2022, автор статьи — John Coonrod, технический маркетолог компании «ROGERS CORPORATION»)

Медные фольги, используемые в производстве печатных плат (ПП), обманчиво сложны. Медь — превосходный проводник тепла и электричества, делая медную фольгу идеальной для проводящих слоёв. Достаточно много и других свойств медной фольги, важных для инженерного понимания.

Медные фольги в производстве ПП обычно изготовлены из катаной (RA) или электролитической (ED) меди. Катаная медь производится путём раскатки медной болванки в серии операций до медной фольги желаемой толщины. Электролитическая медь получается в гальваническом процессе осаждения на крупный барабан и в последующем отслаивании её в виде фольги при вращении барабана. Скорость вращения барабана определяется толщиной медной фольги. Изготовленные фольги (RA и ED) далее подвергаются обработке.

Имеется много вариантов обработки меди по разнообразным причинам. Часть из них — пассивирование, чтобы предотвратить окисление при использовании фольги. Другим обработкам медь подвергается, для хорошего сцепления с определённым типом смол (например, PPE или PTFE). Из-за различия в смолах, материалы реагируют по-разному при обработке. Так как смолы имеют различные характеристики сцепления, некоторые комбинации смола/обработка будут иметь преимущество для достижения хорошего результата прочности соединения. Есть также обработки ля меди, гарантирующие сцепление при высоких температурах. Кроме этого, есть и другие обработки, применимые для медной фольги, поддерживающие надёжность поверхностного скрепления в долговременном использовании при высоких температурах.

Для большинства жёстких ПП наиболее популярна электролитическая фольга тогда, как катаная также широко используется. Обычно, катаная фольга более дорогая, чем электролитическая. Она используется там, где её преимущества нужны в применении. Благодаря природе изготовления катаной фольги она имеет очень гладкую поверхность. Гладкая поверхность меди успешна для высоких частот и в очень скоростных цифровых применениях, где необходимо снизить внутренние потери сигнала. Другой врождённой особенностью катаной меди является процесс получения, где достигается плоскостность зернения, очень полезная при изгибании схем в платах. Один из технических недостатков катаной меди, относящийся к зернистости структуры заключается в том, что может быть проблематичным травление точных структур. Это частично можно преодолеть с использованием специального травителя для катаной меди.

В производстве ПП широко применяется электролитическая медь. Есть много типов электролитической меди, классифицируемых по шероховатости поверхности или по обработке. В стандартизации IPC использована классификация по шероховатости электролитической меди. Примеры такой классификации: LP — низкопрофильная, VLP — очень низкопрофильная и HVLP — сверхнизкопрофильная.

Измерения шероховатости меди могут запутать из-за различных методологий. В основном, есть две категории измерений шероховатости: контактное и бесконтактное измерение. В контактных измерениях используется физический датчик, игла, для измерения пиков и впадин на поверхности меди. В бесконтактных измерениях обычно используется отражающий свет или лазерные замеры для определения пиков и впадин на поверхности.

Контактные профиломеры могут быть менее точными из-за размера кончика иглы, когда игла не может глубоко проникнуть в очень узкую впадину. Также, игла может «бороздить» между пиками и не давать точные замеры. Владеющие этой технологией понимают эти проблемы и пользуются регулировками, позволяющими сделать более точные измерения. Однако, в качестве основного мнения, считается, что бесконтактные профиломеры обычно более точные для мелкокристаллических типов меди, чем контактные.

Есть много способов описать профиль шероховатости поверхности. Инженеры, работающие непосредственно с изготовителями ПП, обычно предпочитают использовать профиль Rz, определяющий линейные замеры пиков и впадин по всей поверхности образца. Если профиль Rz измерен как площадь (а не линейный замер), то он характеризуется как Sz. Инженеры, работающие с электромагнитными моделями программного обеспечения для высоких частот и высокоскоростных цифровых передач (HSD), чаще заинтересованы в Rq или Sq профилях поверхности. В электромагнитных моделях найдена хорошая корреляция между профилями Rq и Sq, а также — влиянием поверхности на характеристики радиочастот и HSD. Rq и Sq — основа измерения площади шероховатости поверхности на многих образцах.

Есть также и другое свойство шероховатости поверхности, интересующее в моделировании: SAI — индекс площади поверхности, иногда называемый соотношением площади поверхности. Это число шероховатости может использоваться для отдельной электромагнитной модели, показавшей хорошую точность в широкой пропускной способности. В основном, SAI — это шероховатость сканируемой поверхности в сравнении с той же площадью на идеальной поверхности.

В данной колонке сделано упрощённое знакомство с медными фольгами ПП.

******************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» поставляет производителям печатных плат базовые и расходные материалы, охватывая фольгированные медью, как толстой, так и тонкой фольгой, односторонние и двусторонние, гибкие и жёсткие, препреги для прессования, защитные покровные плёнки и отслаиваемые для пакетов прессования. Возможно технологическое сопровождение необходимой информацией производства.

По возможному сотрудничеству следует использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, д.206

Электронная почта: office@bmptek.ru

Тел. +7 (921) 895−1422, (921) 994−9502

Управляющий проекта — Алексей Леонов