Industri material PCB telah menghabiskan banyak waktu untuk mengembangkan material yang menghasilkan rugi sinyal serendah mungkin. Untuk desain berkecepatan dan berfrekuensi tinggi, rugi sinyal akan membatasi jarak propagasi sinyal dan mendistorsi sinyal, serta menciptakan deviasi impedansi yang dapat terlihat pada pengukuran TDR. Saat kita merancang papan sirkuit cetak dan mengembangkan sirkuit yang beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, kita mungkin tergoda untuk memilih tembaga sehalus mungkin dalam semua desain yang kita buat.

Memang benar bahwa kekasaran tembaga menciptakan deviasi dan rugi-rugi impedansi tambahan, tetapi seberapa halus foil tembaga Anda sebenarnya? Adakah metode sederhana yang dapat Anda gunakan untuk mengatasi rugi-rugi tanpa harus memilih tembaga ultra-halus untuk setiap desain? Kita akan membahas poin-poin ini dalam artikel ini, serta apa yang dapat Anda perhatikan jika Anda mulai berbelanja material PCB stackup.

Jenis-jenisPCB Foil Tembaga

Biasanya, ketika kita membahas tembaga pada material PCB, kita tidak membahas jenis tembaga spesifiknya, melainkan hanya kekasarannya. Metode deposisi tembaga yang berbeda menghasilkan lapisan film dengan nilai kekasaran yang berbeda pula, yang dapat terlihat jelas pada gambar mikroskop elektron pemindaian (SEM). Jika Anda akan beroperasi pada frekuensi tinggi (biasanya WiFi 5 GHz atau lebih tinggi) atau pada kecepatan tinggi, perhatikan jenis tembaga yang tercantum dalam lembar data material Anda.

Pastikan juga untuk memahami arti nilai Dk dalam lembar data. Tonton diskusi podcast ini bersama John Coonrod dari Rogers untuk mempelajari lebih lanjut tentang spesifikasi Dk. Dengan mengingat hal itu, mari kita lihat beberapa jenis foil tembaga PCB.

Diendapkan secara elektro

Dalam proses ini, sebuah drum diputar dalam larutan elektrolit, dan reaksi elektrodeposisi digunakan untuk "menumbuhkan" lapisan tembaga pada drum. Saat drum berputar, lapisan tembaga yang dihasilkan perlahan-lahan dililitkan pada rol, menghasilkan lembaran tembaga kontinu yang nantinya dapat digulung pada laminasi. Sisi drum tembaga pada dasarnya akan sama kasarnya dengan sisi drum, sementara sisi yang terbuka akan jauh lebih kasar.

Foil tembaga PCB yang dielektrodeposisi

Produksi tembaga melalui elektrodeposisi.
Agar dapat digunakan dalam proses fabrikasi PCB standar, sisi kasar tembaga akan terlebih dahulu diikatkan ke dielektrik resin kaca. Sisa tembaga yang terbuka (sisi drum) perlu dikasar secara kimiawi (misalnya, dengan plasma etching) sebelum dapat digunakan dalam proses laminasi berlapis tembaga standar. Hal ini akan memastikan tembaga dapat diikatkan ke lapisan berikutnya dalam susunan PCB.

Tembaga Elektrodeposisi yang Diperlakukan Permukaan

Saya tidak tahu istilah terbaik yang mencakup semua jenis permukaan yang dirawatfoil tembaga, oleh karena itu judul di atas. Material tembaga ini paling dikenal sebagai foil yang diolah terbalik, meskipun terdapat dua variasi lain (lihat di bawah).

Foil yang diolah terbalik menggunakan perlakuan permukaan yang diaplikasikan pada sisi halus (sisi drum) lembaran tembaga yang telah dielektrodeposisi. Lapisan perlakuan hanyalah lapisan tipis yang sengaja dibuat kasar untuk membuat tembaga lebih mudah melekat pada material dielektrik. Perlakuan ini juga berfungsi sebagai penghalang oksidasi yang mencegah korosi. Ketika tembaga ini digunakan untuk membuat panel laminasi, sisi yang telah diolah akan terikat pada dielektrik, dan sisi kasar yang tersisa tetap terbuka. Sisi yang terbuka tidak memerlukan pengasahan tambahan sebelum penggoresan; sisi tersebut sudah memiliki kekuatan yang cukup untuk terikat pada lapisan berikutnya dalam susunan PCB.

Tiga variasi pada foil tembaga yang diolah secara terbalik meliputi:

Foil tembaga elongasi suhu tinggi (HTE): Ini adalah foil tembaga elektrodeposisi yang memenuhi spesifikasi IPC-4562 Kelas 3. Permukaan yang terbuka juga dilapisi dengan penghalang oksidasi untuk mencegah korosi selama penyimpanan.
Foil berlapis ganda: Pada foil tembaga ini, lapisan ganda diterapkan pada kedua sisi film. Material ini terkadang disebut foil berlapis ganda.
Tembaga resistif: Tembaga ini biasanya tidak diklasifikasikan sebagai tembaga yang diolah permukaannya. Foil tembaga ini menggunakan lapisan logam pada sisi matte tembaga, yang kemudian dikasar hingga tingkat yang diinginkan.
Penerapan perlakuan permukaan pada material tembaga ini mudah saja: foil digulung melalui bak elektrolit tambahan yang mengaplikasikan pelapisan tembaga sekunder, diikuti oleh lapisan benih penghalang, dan akhirnya lapisan film anti-noda.

PCB foil tembaga

Proses perlakuan permukaan untuk foil tembaga. [Sumber: Pytel, Steven G., dkk. "Analisis perlakuan tembaga dan pengaruhnya terhadap propagasi sinyal." Dalam Konferensi Komponen dan Teknologi Elektronik ke-58 tahun 2008, hlm. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Dengan proses ini, Anda memiliki material yang dapat dengan mudah digunakan dalam proses pembuatan papan standar dengan pemrosesan tambahan minimal.

Tembaga yang Digulung dan Dianil

Foil tembaga yang digulung dan dianil akan melewati gulungan foil tembaga melalui sepasang rol, yang akan menggulung dingin lembaran tembaga hingga ketebalan yang diinginkan. Kekasaran lembaran foil yang dihasilkan akan bervariasi tergantung pada parameter penggulungan (kecepatan, tekanan, dll.).

Lembaran yang dihasilkan bisa sangat halus, dan guratan-guratan terlihat jelas pada permukaan lembaran tembaga yang digulung dan dianil. Gambar di bawah ini menunjukkan perbandingan antara foil tembaga yang diendapkan secara elektro dan foil yang digulung dan dianil.

Perbandingan foil tembaga PCB

Perbandingan antara foil yang diendapkan secara elektro dengan foil yang digulung dan dianil.
Tembaga Profil Rendah
Ini belum tentu merupakan jenis foil tembaga yang akan Anda buat dengan proses alternatif. Tembaga profil rendah adalah tembaga elektrodeposisi yang diolah dan dimodifikasi dengan proses mikro-kasar untuk menghasilkan kekasaran rata-rata yang sangat rendah dengan kekasaran yang cukup untuk melekat pada substrat. Proses pembuatan foil tembaga ini biasanya merupakan hak milik. Foil ini sering dikategorikan sebagai profil ultra-rendah (ULP), profil sangat rendah (VLP), dan profil rendah sederhana (LP, kekasaran rata-rata sekitar 1 mikron).

Foil Tembaga yang Digunakan dalam Papan Sirkuit Cetak

Waktu posting: 16-Jun-2022