תעשיית חומרי המעגלים המודפסים השקיעה זמן רב בפיתוח חומרים המספקים את אובדן האות הנמוך ביותר האפשרי. עבור עיצובים במהירות גבוהה ובתדר גבוה, הפסדים יגבילו את מרחק התפשטות האות ויעוותו אותות, וייצרו סטיית עכבה שניתן לראות במדידות TDR. כשאנו מתכננים כל מעגל מודפס ומפתחים מעגלים הפועלים בתדרים גבוהים יותר, ייתכן שיהיה מפתה לבחור בנחושת החלקה ביותר האפשרית בכל העיצובים שאתם יוצרים.

אמנם נכון שחספוס נחושת יוצר סטיית עכבה נוספת והפסדים, אך עד כמה חלק באמת צריך להיות נייר הנחושת שלכם? האם ישנן כמה שיטות פשוטות בהן תוכלו להשתמש כדי להתגבר על הפסדים מבלי לבחור נחושת חלקה במיוחד עבור כל עיצוב? נבחן נקודות אלו במאמר זה, כמו גם מה תוכלו לחפש אם אתם מתחילים לקנות חומרים לעיבוד שבבי מעגל מודפס.

סוגינייר נחושת PCB

בדרך כלל, כשאנחנו מדברים על נחושת בחומרי PCB, אנחנו לא מדברים על הסוג הספציפי של הנחושת, אנחנו מדברים רק על החספוס שלה. שיטות שונות של שקיעת נחושת מייצרות שכבות עם ערכי חספוס שונים, שניתן להבחין בהן בבירור בתמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM). אם אתם מתכוונים לפעול בתדרים גבוהים (בדרך כלל WiFi של 5 גיגה-הרץ ומעלה) או במהירויות גבוהות, שימו לב לסוג הנחושת שצוין בגיליון הנתונים של החומר שלכם.

כמו כן, ודאו שאתם מבינים את המשמעות של ערכי Dk בגיליון נתונים. צפו בפודקאסט הזה עם ג'ון קונרוד מרוג'רס כדי ללמוד עוד על מפרטי Dk. עם זאת בחשבון, בואו נבחן כמה מהסוגים השונים של נייר נחושת של PCB.

הופקד באלקטרודה

בתהליך זה, תוף מסובב באמצעות תמיסה אלקטרוליטית, ותגובת אלקטרודפוזיציה משמשת ל"גידול" רדיד הנחושת על התוף. כאשר התוף מסתובב, סרט הנחושת המתקבל נעטף באיטיות על גבי גליל, ויוצר יריעת נחושת רציפה שניתן לגלגל מאוחר יותר על גבי למינציה. צד התוף של הנחושת יתאים למעשה לחספוס התוף, בעוד שהצד החשוף יהיה מחוספס הרבה יותר.

נייר נחושת אלקטרודפודי של PCB

ייצור נחושת בהפקדה אלקטרוליטית.
על מנת שניתן יהיה להשתמש בה בתהליך ייצור סטנדרטי של PCB, הצד המחוספס של הנחושת יודבק תחילה לחומר דיאלקטרי מזכוכית-שרף. את הנחושת החשופה הנותרת (צד התוף) יהיה צורך לחספס במכוון כימית (למשל, באמצעות איכול פלזמה) לפני שניתן יהיה להשתמש בה בתהליך הלמינציה הסטנדרטי של ציפוי נחושת. זה יבטיח שניתן יהיה לחבר אותה לשכבה הבאה בערימת ה-PCB.

נחושת אלקטרודפוזיציה שעברה טיפול פני השטח

אני לא יודע מה המונח הטוב ביותר שמקיף את כל סוגי המשטחים שעברו טיפוליריעות נחושת, ומכאן הכותרת הנ"ל. חומרי נחושת אלה ידועים בעיקר כרדידים שעברו טיפול הפוך, אם כי קיימות שתי וריאציות נוספות (ראה להלן).

יריעות נחושת שעברו טיפול הפוך משתמשות בטיפול פני שטח המוחל על הצד החלק (צד התוף) של יריעת נחושת שעברה עיבוד אלקטרואלקטרי. שכבת טיפול היא פשוט ציפוי דק שמקשה במכוון על הנחושת, כך שתהיה לה הידבקות טובה יותר לחומר דיאלקטרי. טיפולים אלה משמשים גם כמחסום חמצון המונע קורוזיה. כאשר משתמשים בנחושת זו ליצירת לוחות למינציה, הצד המטופל מודבק לדיאלקטרי, והצד המחוספס שנותר נשאר חשוף. הצד החשוף לא יזדקק לחיספוס נוסף לפני האיכול; כבר יהיה לו מספיק חוזק כדי להיקשר לשכבה הבאה בערימת המעגלים המודפסים.

שלוש וריאציות של נייר נחושת שעבר טיפול הפוך כוללות:

רדיד נחושת להתארכות בטמפרטורה גבוהה (HTE): זהו רדיד נחושת שהופקד באלקטרודוקס ועומד במפרטי IPC-4562 Grade 3. הפנים החשופות מטופלות גם במחסום חמצון כדי למנוע קורוזיה במהלך האחסון.
נייר כסף מטופל כפול: בנייר כסף נחושת זה, הטיפול מיושם על שני צידי הסרט. חומר זה נקרא לעיתים נייר כסף מטופל בצד התוף.
נחושת התנגדותית: בדרך כלל אינה מסווגת כנחושת שעברה טיפול פני השטח. נייר נחושת זה משתמש בציפוי מתכתי על הצד המט של הנחושת, אשר לאחר מכן מחוספס לרמה הרצויה.
יישום טיפול פני השטח בחומרי נחושת אלה הוא פשוט: נייר הכסף מגולגל דרך אמבטיות אלקטרוליט נוספות המניחות ציפוי נחושת משני, ולאחר מכן שכבת זרעים מחסום, ולבסוף שכבת סרט נגד כתמים.

נייר נחושת PCB

תהליכי טיפול פני שטח עבור יריעות נחושת. [מקור: פיטל, סטיבן ג', ואחרים. "ניתוח טיפולי נחושת וההשפעות על התפשטות אותות". בכנס ה-58 לרכיבים אלקטרוניים וטכנולוגיה 2008, עמ' 1144-1149. IEEE, 2008.]
בעזרת תהליכים אלה, יש לכם חומר שניתן להשתמש בו בקלות בתהליך ייצור לוחות סטנדרטי עם עיבוד נוסף מינימלי.

נחושת מגולגלת-מחוללת

יריעות נחושת מגולגלות-מחושלות יעבירו גליל של יריעת נחושת דרך זוג גלילים, אשר יגלגלו את יריעת הנחושת בקור לעובי הרצוי. חספוס יריעת היריעת הנחושת המתקבל ישתנה בהתאם לפרמטרי הגלגול (מהירות, לחץ וכו').

היריעה המתקבלת יכולה להיות חלקה מאוד, וניתן לראות פסים על פני יריעת הנחושת המגולגלת-מחושלת. התמונות שלהלן מציגות השוואה בין נייר נחושת שעבר הפקדה אלקטרוליטית לבין נייר נחושת מגולגל-מחושלת.

השוואה בין נייר נחושת למעגל מודפס (PCB)

השוואה בין יריעות שעברו דיפוזיה אלקטרודופזיציבית לעומת יריעות שעברו חישול מגולגל.
נחושת בעלת פרופיל נמוך
זה לא בהכרח סוג של נייר נחושת שהייתם מייצרים בתהליך חלופי. נחושת בעלת פרופיל נמוך היא נחושת שעברה הפקדה אלקטרוליטית, שטופלה ומשודרגת בתהליך מיקרו-חספוס כדי לספק חספוס ממוצע נמוך מאוד עם חספוס מספיק להידבקות למצע. התהליכים לייצור ניירות נחושת אלה הם בדרך כלל קנייניים. ניירות נחושת אלה מסווגים לעתים קרובות כבעלים של פרופיל נמוך במיוחד (ULP), פרופיל נמוך מאוד (VLP), ופשוט פרופיל נמוך (LP, חספוס ממוצע של כ-1 מיקרון).

מאמרים קשורים:

מדוע משתמשים בנייר נחושת בייצור PCB?

נייר נחושת המשמש במעגל מודפס