Industri material PCB telah menghabiskan banyak waktu untuk mengembangkan material yang memberikan kehilangan sinyal serendah mungkin. Untuk desain kecepatan tinggi dan frekuensi tinggi, kehilangan sinyal akan membatasi jarak perambatan sinyal dan mendistorsi sinyal, serta akan menciptakan penyimpangan impedansi yang dapat dilihat dalam pengukuran TDR. Saat kita mendesain papan sirkuit tercetak dan mengembangkan sirkuit yang beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, mungkin akan tergoda untuk memilih tembaga yang paling halus dalam semua desain yang kita buat.

Meskipun benar bahwa kekasaran tembaga menciptakan penyimpangan impedansi dan kerugian tambahan, seberapa haluskah lapisan tembaga Anda sebenarnya? Adakah beberapa metode sederhana yang dapat Anda gunakan untuk mengatasi kerugian tanpa harus memilih tembaga ultra-halus untuk setiap desain? Kita akan membahas poin-poin ini dalam artikel ini, serta apa yang dapat Anda cari jika Anda mulai berbelanja material lapisan PCB.

Jenis-jenisPCB Tembaga Foil

Biasanya ketika kita berbicara tentang tembaga pada material PCB, kita tidak membicarakan jenis tembaga spesifik, kita hanya membicarakan kekasarannya. Metode pengendapan tembaga yang berbeda menghasilkan lapisan dengan nilai kekasaran yang berbeda, yang dapat dibedakan dengan jelas dalam gambar mikroskop elektron pemindaian (SEM). Jika Anda akan beroperasi pada frekuensi tinggi (biasanya WiFi 5 GHz atau lebih tinggi) atau pada kecepatan tinggi, maka perhatikan jenis tembaga yang ditentukan dalam lembar data material Anda.

Selain itu, pastikan Anda memahami arti nilai Dk dalam lembar data. Tonton diskusi podcast ini dengan John Coonrod dari Rogers untuk mempelajari lebih lanjut tentang spesifikasi Dk. Dengan mengingat hal itu, mari kita lihat beberapa jenis foil tembaga PCB yang berbeda.

Elektrodeposisi

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

Foil tembaga PCB yang diendapkan secara elektrokimia

Produksi tembaga hasil elektrodeposisi.
Agar dapat digunakan dalam proses fabrikasi PCB standar, sisi kasar tembaga terlebih dahulu akan diikat ke dielektrik resin kaca. Tembaga yang tersisa (sisi drum) perlu dikasarkan secara kimiawi (misalnya, dengan etsa plasma) sebelum dapat digunakan dalam proses laminasi berlapis tembaga standar. Hal ini akan memastikan tembaga tersebut dapat diikat ke lapisan berikutnya dalam susunan PCB.

Tembaga Elektrodeposisi yang Diperlakukan Permukaannya

Saya tidak tahu istilah terbaik yang mencakup semua jenis permukaan yang diberi perlakuan berbeda.lembaran tembaga, oleh karena itu judul di atas. Bahan tembaga ini paling dikenal sebagai foil yang diberi perlakuan terbalik, meskipun ada dua variasi lain yang tersedia (lihat di bawah).

Foil yang diberi perlakuan terbalik menggunakan perlakuan permukaan yang diterapkan pada sisi halus (sisi drum) dari lembaran tembaga hasil elektrodeposisi. Lapisan perlakuan hanyalah lapisan tipis yang sengaja membuat tembaga menjadi kasar, sehingga akan memiliki daya rekat yang lebih besar pada material dielektrik. Perlakuan ini juga bertindak sebagai penghalang oksidasi yang mencegah korosi. Ketika tembaga ini digunakan untuk membuat panel laminasi, sisi yang diberi perlakuan diikat ke dielektrik, dan sisi kasar yang tersisa tetap terbuka. Sisi yang terbuka tidak memerlukan pengkasaran tambahan sebelum etsa; sisi tersebut sudah memiliki kekuatan yang cukup untuk terikat ke lapisan berikutnya dalam susunan PCB.

Tiga variasi dari lembaran tembaga yang diberi perlakuan terbalik meliputi:

Lembaran tembaga dengan pemanjangan suhu tinggi (HTE): Ini adalah lembaran tembaga hasil elektrodeposisi yang sesuai dengan spesifikasi IPC-4562 Grade 3. Permukaan yang terpapar juga dilapisi dengan penghalang oksidasi untuk mencegah korosi selama penyimpanan.
Foil yang diberi perlakuan ganda: Pada foil tembaga ini, perlakuan diterapkan pada kedua sisi film. Bahan ini terkadang disebut foil yang diberi perlakuan sisi drum.
Tembaga resistif: Ini biasanya tidak diklasifikasikan sebagai tembaga yang diolah permukaannya. Lembaran tembaga ini menggunakan lapisan logam di atas sisi matte tembaga, yang kemudian dikasarkan hingga tingkat yang diinginkan.
Penerapan perawatan permukaan pada material tembaga ini cukup mudah: lembaran tipis tersebut digulirkan melalui bak elektrolit tambahan yang mengaplikasikan pelapisan tembaga sekunder, diikuti oleh lapisan benih penghalang, dan akhirnya lapisan film anti-noda.

Lembaran tembaga PCB

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

Tembaga yang Digulung dan Dianil

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

Lembaran yang dihasilkan bisa sangat halus, dan guratan terlihat pada permukaan lembaran tembaga yang digulung dan dianil. Gambar di bawah menunjukkan perbandingan antara lembaran tembaga hasil elektrodeposisi dan lembaran tembaga yang digulung dan dianil.

Perbandingan foil tembaga PCB

Perbandingan antara foil hasil elektrodeposisi dan foil hasil penggulungan dan anil.
Tembaga Profil Rendah
Ini bukan jenis lembaran tembaga yang dapat Anda buat dengan proses alternatif. Tembaga profil rendah adalah tembaga hasil elektrodeposisi yang diolah dan dimodifikasi dengan proses pengasaran mikro untuk memberikan kekasaran rata-rata yang sangat rendah dengan pengasaran yang cukup untuk adhesi ke substrat. Proses pembuatan lembaran tembaga ini biasanya bersifat rahasia. Lembaran ini sering dikategorikan sebagai profil ultra-rendah (ULP), profil sangat rendah (VLP), dan hanya profil rendah (LP, kekasaran rata-rata sekitar 1 mikron).

Lembaran Tembaga yang Digunakan pada Papan Sirkuit Tercetak

Waktu posting: 16 Juni 2022