驭鹰者HVLP3跟HVLP4铜箔应用经验

发布时间:

2024-05-09

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PCB板铜箔的分类主要根据其用途和功能进行划分,主要包括以下几类:

1. 信号层铜箔:用于传输电路板上各个功能模块之间的信号。

2. 电源层铜箔:用于承载电源供电,并提供良好的电流传输能力。

3. 接地层铜箔:主要用作电路板的接地层,提供良好的地引线连接和屏蔽效果。

4. 平面铜箔:用于平衡信号传输、地引线和电源引线,提供整体平衡性和抑制电磁干扰。

5. 预留铜箔:在设计中预留的未连接区域,以备后续需要。

 

PCB板铜箔的制造技术主要包括电解铜箔、压延铜箔和蚀刻铜箔等几种。

电解铜箔是通过电解法在金属基材上沉积铜层而得到的,具有良好的导电性和延展性。

压延铜箔则是通过压力将铜材料压延成薄膜,具有较高的强度和延展性。

蚀刻铜箔则是在金属基材上通过蚀刻工艺去除部分铜层,形成所需的铜箔图案。

在材料选择方面,PCB板铜箔通常使用高纯度铜作为主要材料,因为铜具有良好的导电性和延展性,能够满足PCB板对导电性能的要求。此外,为了提高铜箔的耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性,还可能添加一些合金元素,如镍、锌等。

总之,PCB板铜箔作为电子产品中的重要组成部分,其分类、等级、制造技术和材料选择都直接影响着电子产品的性能和品质。随着技术的不断进步和发展,PCB板铜箔也将不断升级和优化,为电子产品的创新和发展提供更好的支持。

 

PCB板铜箔的粗糙度等级根据具体的分类标准有所不同。

粗糙度一般用RaRzRy三种代号加数字来表示,其中Ra相对图纸标注体现较多。

1.轮廓算术平均偏差Ra

在取样长度内,沿测量方向(Y方向)的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均值。

2.微观不平度十点高度Rz

指在取样长度内5个最大轮廓峰高的平均值和5个最大轮廓谷深的平均值之和。

3.轮廓最大高度Ry

在取样长度内,轮廓最高峰顶线和最低谷底线之间的距离。

 

基于铜箔的表面粗糙度,不同的粗糙度等级会影响铜箔的性能和用途。在实际应用中,应根据具体需求选择合适的铜箔类型和粗糙度等级。

根据特定的铜箔类型,例如:

  * STD铜箔(标准铜箔):其粗糙度大小约为7~8μm

  * RTF铜箔(反转铜箔):其粗糙度大小约为4~6μm

  * HVLP/VLP铜箔(低/超低粗糙度铜箔):低粗糙度铜箔的粗糙度大小约为3~4μm,超低粗糙度铜箔的粗糙度大小约为1.5~2μm

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PCB板铜箔的粗糙度等级对其电气性能和机械性能都有很大的影响。以下是一些关于不同铜箔粗糙度等级的具体说明:

1. **低粗糙度铜箔 (Low Profile or VLP铜箔)**:

   - **粗糙度范围**: 通常小于2μm (微米)

   - **应用**: 适用于高频、高速电路,以及需要良好电气性能和精细线路设计的场合。低粗糙度铜箔能够提供更加均匀的电流分布和更小的信号延迟。

   - **特点**: 表面光滑,可以减少电气噪音和信号失真,但成本相对较高。

2. **标准粗糙度铜箔 (STD铜箔)**:

   - **粗糙度范围**: 通常在5-10μm之间。

   - **应用**: 是最常见的铜箔类型,适用于大多数常规的PCB制造。它提供了良好的导电性和成本效益之间的平衡。

   - **特点**: 适中的粗糙度允许一定的电气性能和机械强度,广泛用于各种电路板设计。

3. **反转铜箔 (RTF铜箔)**:

   - **粗糙度范围**: 通常在2-6μm之间。

   - **应用**: 适用于需要较高机械强度和耐热性的场合,例如厚铜板、高功率电子设备等。

   - **特点**: 表面相对较粗糙,提供更好的附着力和焊接性,但在高频应用中可能会引入一些电气噪音。

4. **高粗糙度铜箔 (Heavy Copper or High Thickness铜箔)**:

   - **粗糙度范围**: 不以粗糙度为主要特征,而是以其厚度为主要特点,通常大于1盎司/平方英尺(oz/ft²)。

   - **应用**: 主要用于需要高电流承载能力的场合,如电源分配板、电池板等。

   - **特点**: 厚实的铜箔可以提供更好的热传导和更高的电流承载能力,但也可能增加制造成本和加工难度。

除了上述分类,还有一些其他因素也可能影响铜箔的粗糙度,例如铜箔的制造工艺、表面处理(如抗氧化处理、喷砂处理等)以及PCB制造过程中的热压参数等。

选择适当的铜箔粗糙度等级对于保证PCB板的性能和质量至关重要。设计师和工程师需要根据电路的具体需求,综合考虑电气性能、机械强度、成本和其他相关因素,以选择最合适的铜箔类型和粗糙度等级。当然,我很高兴继续讨论关于PCB板铜箔粗糙度等级的相关内容。

5. **超细铜箔 (Ultra-Fine Copper)**:

   - **粗糙度范围**: 低于1μm

   - **应用**: 主要用于高精度、超细线路的PCB制造,特别是在微电子产品、高频和微波电子设备等领域。

   - **特点**: 超细铜箔的表面极度光滑,可以显著减少电气噪音和信号损失,提高电路的可靠性。然而,由于其制造成本较高,通常只在特殊的应用场合中使用。

6. **高导电铜箔 (High Conductivity Copper)**:

   - **粗糙度范围**: 可能与传统铜箔相似,但重点在于其导电性能。

   - **应用**: 适用于需要极高导电性能的场合,如高频、高速信号处理、大功率电子设备等。

   - **特点**: 高导电铜箔通过优化铜的纯度、晶体结构和表面处理等手段,实现了比传统铜箔更高的导电率。这有助于降低信号的衰减和延迟,提高电路的整体性能。

7. **特殊表面处理铜箔**:

   - 除了基本的粗糙度分类外,铜箔还可以经过各种表面处理,如化学蚀刻、电镀、喷砂等,以改善其电气、机械或焊接性能。

   - **应用**: 根据具体处理方式和目的,这些特殊处理的铜箔可应用于各种特殊场合,如增强焊接强度、提高耐腐蚀性、改善散热性能等。

   - **特点**: 特殊表面处理的铜箔具有独特的物理和化学性质,可以根据具体需求定制铜箔的性能。

在选择PCB板铜箔的粗糙度等级时,还需要考虑其他因素,如PCB的制造工艺、焊接要求、工作环境等。此外,随着技术的不断进步,新的铜箔材料和制造工艺也在不断涌现,可能会进一步扩展铜箔的粗糙度范围和性能表现。

因此,在选择铜箔时,建议与PCB制造商、材料供应商和电路设计工程师密切合作,以确保选择的铜箔能够满足电路板的各项要求和性能标准。同时,也要关注最新的技术动态和市场趋势,以便及时调整和优化电路设计。

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铜箔粗糙度在高速PCB中的应用

 趋肤效应带来的问题
随着在通信、云计算、云存储技术发展,以及更高的以太网、云服务器的发展,PCB将进一步向高速/高频方向发展,PCB信号传输性能也会在一定程度上制约高速传输技术的发展。4G时代,PCB单通道信号传输速率已由10Gbps提升至25Gbps,预计5G时代会进一步提升至50Gbps以上。


信号高速/高频化是信号传输越来越集中于导线“表层”(称为趋肤效应),当频率达1GHz时,其信号在导线表面的传输厚度仅为2.1μm,如果导体表面粗糙度为3-5μm,信号传输仅在粗糙度的厚度范围内进行;当信号传输频率提高到10GHz时,其信号在导体表面的传输厚度为0.7μm,信号传输更是在粗糙度范围内进行。信号在粗糙度范围传输,传输信号的驻波、反射将越来越严重,并导致信号传输路径变长,损耗增加。

由于趋肤效应的存在,高速PCB如果继续使用常规(STD)铜箔,其结果是:随信号传输频率增加,趋肤效应导致的信号“失真”愈发严重。因此,当前的高速材料上低粗糙度铜箔的应用越来越广泛,像Mid Loss材料和Low Loss材料都采用反转(RTF)铜箔作为标配铜箔;Very Low Loss材料虽然也是标配RTF铜箔,但客户设计多是采用超低轮廓(HVLP)铜箔;对于Ultra low loss材料,HVLP铜箔已成为标配。通过扫描电镜和金相显微镜可看出STDRTFHVLP铜箔(厚0.5oz)的表面形貌。STD铜箔毛面粗糙度(Rz)约为5μm,光面粗糙度3μmRTF铜箔毛面、光面粗糙度约3μmHVLP铜箔光面、毛面粗糙度均在2μm以内。据了解,铜箔供应商目前还正在开发表面粗糙度在1μm以下的NP铜箔,由于可靠性问题尚未解决,实际产品尚未应用。

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HVLP铜箔表面虽比较光滑,但现有PCB工艺会导致铜箔表面粗糙度增加,影响HVLP铜箔效果。按内层线路制作工艺,内层需要经过干膜前处理和棕化流程,经过这两个流程处理后,HVLP铜箔表面粗糙度Rz会由原来的1.5μm增加至3μm左右。为解决该问题,市面上也有对应低粗糙度工艺推出,相比传统棕化药水,该工艺不会对HVLP铜箔表面进行微蚀,而是在对铜箔表面进行清洗后,沉上一层锡,并用硅氧烷对表面进行修饰,硅氧烷在与PP压合时,可以起到桥连作用,可在一定程度上增加铜箔与PP的结合力。

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