صنعت مواد PCB زمان قابل توجهی را صرف توسعه موادی کرده است که کمترین میزان تلفات سیگنال ممکن را فراهم می‌کنند. برای طراحی‌های با سرعت بالا و فرکانس بالا، تلفات، فاصله انتشار سیگنال را محدود کرده و سیگنال‌ها را تحریف می‌کند و باعث ایجاد انحراف امپدانس می‌شود که در اندازه‌گیری‌های TDR قابل مشاهده است. همانطور که ما هر برد مدار چاپی را طراحی می‌کنیم و مدارهایی را توسعه می‌دهیم که در فرکانس‌های بالاتر کار می‌کنند، ممکن است وسوسه شوید که صاف‌ترین مس ممکن را در تمام طرح‌هایی که ایجاد می‌کنید انتخاب کنید.

اگرچه درست است که زبری مس باعث ایجاد انحراف امپدانس و تلفات اضافی می‌شود، اما فویل مسی شما واقعاً چقدر باید صاف باشد؟ آیا روش‌های ساده‌ای وجود دارد که بتوانید بدون انتخاب مس فوق‌العاده صاف برای هر طراحی، بر تلفات غلبه کنید؟ در این مقاله به این نکات و همچنین آنچه که می‌توانید در صورت شروع خرید مواد برای ساخت PCB به دنبال آن باشید، خواهیم پرداخت.

انواعفویل مس PCB

معمولاً وقتی در مورد مس روی مواد PCB صحبت می‌کنیم، در مورد نوع خاص مس صحبت نمی‌کنیم، فقط در مورد زبری آن صحبت می‌کنیم. روش‌های مختلف رسوب مس، لایه‌هایی با مقادیر زبری متفاوت تولید می‌کنند که می‌توان آنها را به وضوح در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تشخیص داد. اگر قرار است در فرکانس‌های بالا (معمولاً وای‌فای ۵ گیگاهرتز یا بالاتر) یا با سرعت‌های بالا کار کنید، به نوع مس مشخص شده در برگه اطلاعات مواد خود توجه کنید.

همچنین، مطمئن شوید که معنی مقادیر Dk را در یک برگه اطلاعات (دیتاشیت) درک می‌کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مشخصات Dk، این پادکست گفتگو با جان کونراد از راجرز را تماشا کنید. با در نظر گرفتن این موضوع، بیایید به برخی از انواع مختلف فویل مسی PCB نگاهی بیندازیم.

رسوب الکتریکی

در این فرآیند، یک درام از طریق یک محلول الکترولیتی چرخانده می‌شود و از یک واکنش رسوب الکتریکی برای "رشد" فویل مس روی درام استفاده می‌شود. با چرخش درام، فیلم مسی حاصل به آرامی روی یک غلتک پیچیده می‌شود و یک ورق پیوسته از مس ایجاد می‌کند که بعداً می‌تواند روی یک لمینت نورد شود. سطح درام مس اساساً با زبری درام مطابقت دارد، در حالی که سطح در معرض دید بسیار ناهموارتر خواهد بود.

فویل مس PCB رسوب داده شده با آبکاری الکتریکی

تولید مس به روش رسوب الکتریکی
برای استفاده در یک فرآیند ساخت استاندارد PCB، ابتدا قسمت ناهموار مس به یک دی‌الکتریک رزین شیشه‌ای متصل می‌شود. مس باقی‌مانده (سمت درام) قبل از اینکه بتواند در فرآیند استاندارد لایه‌گذاری با روکش مس استفاده شود، باید عمداً به صورت شیمیایی (مثلاً با حکاکی پلاسما) زبر شود. این کار تضمین می‌کند که می‌توان آن را به لایه بعدی در چیدمان PCB متصل کرد.

مس رسوب داده شده با الکترود با عملیات سطحی

من بهترین اصطلاحی که انواع مختلف سطوح تحت عملیات حرارتی را در بر بگیرد نمی‌دانم.فویل‌های مسی، بنابراین عنوان بالا. این مواد مسی بیشتر به عنوان فویل‌های عملیات معکوس شناخته می‌شوند، اگرچه دو نوع دیگر نیز موجود است (به زیر مراجعه کنید).

فویل‌های عملیات معکوس از یک عملیات سطحی استفاده می‌کنند که روی قسمت صاف (سمت درام) یک ورق مسی رسوب الکتریکی شده اعمال می‌شود. یک لایه عملیات فقط یک پوشش نازک است که عمداً مس را زبر می‌کند، بنابراین چسبندگی بیشتری به ماده دی‌الکتریک خواهد داشت. این عملیات همچنین به عنوان یک مانع اکسیداسیون عمل می‌کند که از خوردگی جلوگیری می‌کند. هنگامی که از این مس برای ایجاد پنل‌های لمینت استفاده می‌شود، طرف عملیات شده به دی‌الکتریک متصل می‌شود و طرف ناهموار باقی مانده در معرض دید باقی می‌ماند. طرف در معرض دید قبل از اچینگ نیازی به زبر کردن اضافی نخواهد داشت. از قبل استحکام کافی برای اتصال به لایه بعدی در مجموعه PCB را دارد.

سه نوع فویل مسی با عملیات معکوس عبارتند از:

فویل مسی با قابلیت افزایش طول در دمای بالا (HTE): این یک فویل مسی رسوب الکتریکی شده است که با مشخصات IPC-4562 درجه 3 مطابقت دارد. سطح در معرض آن نیز با یک لایه محافظ اکسیداسیون پوشانده شده است تا از خوردگی در حین انبارداری جلوگیری شود.
فویل دو بار عمل‌آوری شده: در این فویل مسی، عمل‌آوری روی هر دو طرف فیلم اعمال می‌شود. این ماده گاهی اوقات فویل عمل‌آوری شده روی درام نامیده می‌شود.
مس مقاومتی: این نوع مس معمولاً به عنوان مس سطحی طبقه‌بندی نمی‌شود. این فویل مسی از یک پوشش فلزی روی قسمت مات مس استفاده می‌کند که سپس تا سطح مورد نظر زبر می‌شود.
اعمال عملیات سطحی در این مواد مسی ساده است: فویل از طریق حمام‌های الکترولیت اضافی غلتانده می‌شود که یک آبکاری مس ثانویه اعمال می‌کنند، و پس از آن یک لایه محافظ و در نهایت یک لایه فیلم ضد کدر شدن اعمال می‌شود.

فویل مس PCB

فرآیندهای عملیات سطحی برای فویل‌های مسی. [منبع: پایتل، استیون جی. و همکاران. "تحلیل عملیات‌های مس و اثرات آن بر انتشار سیگنال." در پنجاه و هشتمین کنفرانس قطعات و فناوری الکترونیکی 2008، صفحات 1144-1149. IEEE، 2008.]
با این فرآیندها، شما ماده‌ای دارید که می‌تواند به راحتی در فرآیند ساخت استاندارد برد با حداقل پردازش اضافی مورد استفاده قرار گیرد.

مس نورد شده آنیل شده

فویل‌های مسی نورد شده-آنیل شده، یک رول فویل مسی را از میان یک جفت غلتک عبور می‌دهند که ورق مسی را به ضخامت مورد نظر نورد سرد می‌کنند. زبری ورق فویل حاصل بسته به پارامترهای نورد (سرعت، فشار و غیره) متفاوت خواهد بود.

ورق حاصل می‌تواند بسیار صاف باشد و خطوطی روی سطح ورق مسی نورد شده قابل مشاهده است. تصاویر زیر مقایسه‌ای بین یک فویل مسی رسوب الکتریکی شده و یک فویل نورد شده نشان می‌دهند.

مقایسه فویل مس PCB

مقایسه فویل‌های رسوب الکتریکی شده در مقابل فویل‌های نورد شده و آنیل شده.
مس کم‌مقاومت
این لزوماً نوعی فویل مسی نیست که شما با یک فرآیند جایگزین بسازید. مس کم‌حجم، مس رسوب‌شده با جریان الکتریکی است که با یک فرآیند زبرسازی میکرو اصلاح و فرآوری می‌شود تا زبری متوسط ​​بسیار کمی با زبری کافی برای چسبندگی به زیرلایه ایجاد کند. فرآیندهای تولید این فویل‌های مسی معمولاً اختصاصی هستند. این فویل‌ها اغلب به عنوان فوق‌العاده کم‌حجم (ULP)، بسیار کم‌حجم (VLP) و صرفاً کم‌حجم (LP، زبری متوسط ​​تقریباً 1 میکرون) طبقه‌بندی می‌شوند.

مقالات مرتبط：

چرا از فویل مس در ساخت PCB استفاده می‌شود؟

فویل مس مورد استفاده در برد مدار چاپی