Das in Leiterplatten hauptsächlich verwendete Leitermaterial istKupferfolie, die zur Übertragung von Signalen und Strömen verwendet wird. Gleichzeitig kann Kupferfolie auf Leiterplatten auch als Referenzebene zur Steuerung der Impedanz der Übertragungsleitung oder als Abschirmung zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen (EMI) verwendet werden. Im Leiterplattenherstellungsprozess beeinflussen die Abziehfestigkeit, das Ätzverhalten und andere Eigenschaften der Kupferfolie die Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterplattenherstellung. PCB-Layout-Ingenieure müssen diese Eigenschaften verstehen, um einen erfolgreichen Leiterplattenherstellungsprozess zu gewährleisten.
Kupferfolie für Leiterplatten besteht aus elektrolytischer Kupferfolie (galvanisch abgeschiedene ED-Kupferfolie) und kalandrierte geglühte Kupferfolie (gewalzte, geglühte RA-Kupferfolie) zwei Arten, die erstere durch galvanisches Herstellungsverfahren, die letztere durch Walzverfahren. Bei starren Leiterplatten werden hauptsächlich elektrolytische Kupferfolien verwendet, während für flexible Leiterplatten hauptsächlich gewalzte, geglühte Kupferfolien verwendet werden.
Für Anwendungen in Leiterplatten gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen elektrolytischen und kalandrierten Kupferfolien. Elektrolytische Kupferfolien weisen auf ihren beiden Oberflächen unterschiedliche Eigenschaften auf, d. h. die Rauheit der beiden Folienoberflächen ist unterschiedlich. Mit steigenden Schaltungsfrequenzen und -raten können bestimmte Eigenschaften von Kupferfolien die Leistung von Millimeterwellen- (mm-Wellen) und High-Speed-Digital-(HSD)-Schaltungen beeinträchtigen. Die Oberflächenrauheit von Kupferfolien kann die Einfügedämpfung, die Phasengleichmäßigkeit und die Laufzeitverzögerung der Leiterplatte beeinflussen. Die Oberflächenrauheit von Kupferfolien kann zu Leistungsunterschieden zwischen Leiterplatten sowie zu Unterschieden in der elektrischen Leistung von Leiterplatte zu Leiterplatte führen. Das Verständnis der Rolle von Kupferfolien in Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen kann dazu beitragen, den Designprozess vom Modell zur realen Schaltung zu optimieren und genauer zu simulieren.
Die Oberflächenrauheit der Kupferfolie ist für die Leiterplattenherstellung wichtig
Ein relativ raues Oberflächenprofil trägt dazu bei, die Haftung der Kupferfolie am Harzsystem zu verbessern. Ein raueres Oberflächenprofil kann jedoch längere Ätzzeiten erfordern, was die Leiterplattenproduktivität und die Genauigkeit des Leitungsmusters beeinträchtigen kann. Längere Ätzzeiten bedeuten eine stärkere laterale und seitliche Ätzung des Leiters. Dies erschwert die Herstellung feiner Leitungen und die Impedanzkontrolle. Darüber hinaus wird der Einfluss der Rauheit der Kupferfolie auf die Signaldämpfung mit steigender Betriebsfrequenz der Schaltung deutlich. Bei höheren Frequenzen werden mehr elektrische Signale durch die Oberfläche des Leiters übertragen, und eine rauere Oberfläche führt dazu, dass das Signal eine längere Distanz zurücklegt, was zu einer stärkeren Dämpfung bzw. einem stärkeren Verlust führt. Daher benötigen Hochleistungssubstrate Kupferfolien mit geringer Rauheit und ausreichender Haftung, um zu Hochleistungsharzsystemen zu passen.
Obwohl die meisten Anwendungen auf Leiterplatten heute Kupferdicken von 1/2 oz (ca. 18 μm), 1 oz (ca. 35 μm) und 2 oz (ca. 70 μm) aufweisen, sind Mobilgeräte einer der treibenden Faktoren für Leiterplatten-Kupferdicken von nur 1 μm, während andererseits Kupferdicken von 100 μm oder mehr aufgrund neuer Anwendungen (z. B. Automobilelektronik, LED-Beleuchtung usw.) wieder an Bedeutung gewinnen werden.
Und mit der Entwicklung von 5G-Millimeterwellen sowie seriellen Hochgeschwindigkeitsverbindungen steigt die Nachfrage nach Kupferfolien mit geringerer Rauheit deutlich an.
Veröffentlichungszeit: 10. April 2024