วัสดุฐาน PCB-ฟอยล์ทองแดง

วัสดุตัวนำหลักที่ใช้ใน PCB คือฟอยล์ทองแดงซึ่งใช้ในการส่งสัญญาณและกระแส ในเวลาเดียวกัน ฟอยล์ทองแดงบน PCB ยังสามารถใช้เป็นระนาบอ้างอิงเพื่อควบคุมอิมพีแดนซ์ของสายส่ง หรือเป็นเกราะป้องกันสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในเวลาเดียวกัน ในกระบวนการผลิต PCB ความแข็งแรงของการลอก ประสิทธิภาพการแกะสลัก และคุณลักษณะอื่นๆ ของฟอยล์ทองแดงจะส่งผลต่อคุณภาพและความน่าเชื่อถือของการผลิต PCB ด้วย วิศวกรเค้าโครง PCB จำเป็นต้องเข้าใจคุณลักษณะเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการผลิต PCB สามารถดำเนินการได้สำเร็จ

ฟอยล์ทองแดงสำหรับแผงวงจรพิมพ์มีฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้า (ฟอยล์ทองแดง ED แบบอิเล็กโทรดโพซิต) และฟอยล์ทองแดงอบอ่อนที่ผ่านการรีด (ฟอยล์ทองแดง RA อบอ่อนแบบรีด) สองประเภท แบบแรกผ่านวิธีการผลิตด้วยไฟฟ้า และแบบหลังผ่านวิธีการผลิตแบบรีด ใน PCB ที่แข็ง ฟอยล์ทองแดงแบบอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่จะใช้ ในขณะที่ฟอยล์ทองแดงอบอ่อนแบบรีดส่วนใหญ่จะใช้สำหรับแผงวงจรแบบยืดหยุ่น

สำหรับการใช้งานในแผงวงจรพิมพ์ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างฟอยล์ทองแดงแบบอิเล็กโทรไลต์และแบบรีดร้อน ฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้ามีลักษณะที่แตกต่างกันบนพื้นผิวทั้งสอง กล่าวคือ ความหยาบของพื้นผิวทั้งสองของฟอยล์ไม่เหมือนกัน เมื่อความถี่และอัตราของวงจรเพิ่มขึ้น คุณลักษณะเฉพาะของฟอยล์ทองแดงอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของความถี่คลื่นมิลลิเมตร (mm Wave) และวงจรดิจิตอลความเร็วสูง (HSD) ความหยาบของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงอาจส่งผลต่อการสูญเสียการแทรก PCB ความสม่ำเสมอของเฟส และความล่าช้าในการแพร่กระจาย ความหยาบของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงอาจทำให้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันไปจาก PCB หนึ่งไปยังอีก PCB หนึ่งได้ เช่นเดียวกับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่แปรผันจาก PCB หนึ่งไปยังอีก PCB หนึ่งด้วย การทำความเข้าใจบทบาทของฟอยล์ทองแดงในวงจรประสิทธิภาพสูงและความเร็วสูงสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและจำลองกระบวนการออกแบบจากแบบจำลองไปสู่วงจรจริงได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ความหยาบผิวของฟอยล์ทองแดงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิต PCB

โปรไฟล์พื้นผิวที่ค่อนข้างหยาบช่วยเสริมการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดงกับระบบเรซิน อย่างไรก็ตาม โปรไฟล์พื้นผิวที่หยาบกว่าอาจต้องใช้เวลาในการแกะสลักนานขึ้น ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของบอร์ดและความแม่นยำของรูปแบบเส้น เวลาในการกัดที่เพิ่มขึ้นหมายถึงการกัดด้านข้างของตัวนำที่เพิ่มขึ้น และการกัดด้านข้างของตัวนำที่รุนแรงยิ่งขึ้น ทำให้การสร้างเส้นละเอียดและการควบคุมอิมพีแดนซ์ทำได้ยากขึ้น นอกจากนี้ ผลกระทบของความหยาบของฟอยล์ทองแดงต่อการลดทอนสัญญาณจะปรากฏชัดเจนเมื่อความถี่การทำงานของวงจรเพิ่มขึ้น ที่ความถี่ที่สูงขึ้น สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านพื้นผิวของตัวนำมากขึ้น และพื้นผิวที่หยาบกว่าจะทำให้สัญญาณเดินทางได้ไกลขึ้น ส่งผลให้มีการลดทอนหรือสูญเสียมากขึ้น ดังนั้นซับสเตรตประสิทธิภาพสูงจึงต้องการฟอยล์ทองแดงที่มีความหยาบต่ำพร้อมการยึดเกาะที่เพียงพอเพื่อให้เข้ากับระบบเรซินประสิทธิภาพสูง

แม้ว่าการใช้งานส่วนใหญ่บน PCB ในปัจจุบันจะมีความหนาของทองแดงอยู่ที่ 1/2 ออนซ์ (ประมาณ 18μm), 1 ออนซ์ (ประมาณ 35μm) และ 2 ออนซ์ (ประมาณ 70μm) แต่อุปกรณ์เคลื่อนที่ก็เป็นหนึ่งในปัจจัยผลักดันที่ทำให้ทองแดง PCB มีความหนาเท่ากับ 1μm ในขณะที่ความหนาของทองแดง 100μm หรือมากกว่านั้นจะกลับมามีความสำคัญอีกครั้งเนื่องจากการใช้งานใหม่ๆ (เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ ไฟ LED ฯลฯ) -

และด้วยการพัฒนาคลื่น 5G มิลลิเมตร รวมถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมความเร็วสูง ความต้องการฟอยล์ทองแดงที่มีโปรไฟล์ความหยาบต่ำกว่าจึงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด