PCB 재료 업계는 신호 손실을 최소화하는 재료 개발에 상당한 시간을 투자해 왔습니다. 고속 및 고주파 설계에서 손실은 신호 전파 거리를 제한하고 신호를 왜곡하며, TDR 측정에서 확인할 수 있는 임피던스 편차를 발생시킵니다. 인쇄 회로 기판을 설계하고 고주파에서 작동하는 회로를 개발할 때, 모든 설계에서 가능한 한 매끄러운 구리를 사용하고 싶은 유혹이 들 수 있습니다.

구리 표면의 거칠기가 임피던스 편차와 손실을 증가시키는 것은 사실이지만, 구리 호일은 얼마나 매끄러워야 할까요? 모든 설계에 초고평활 구리를 사용하지 않고도 손실을 줄일 수 있는 간단한 방법은 없을까요? 이 글에서는 이러한 질문들을 살펴보고, PCB 스택업 재료를 구매할 때 고려해야 할 사항들도 알아보겠습니다.

유형PCB 구리 호일

일반적으로 PCB 재료의 구리에 대해 이야기할 때는 특정 구리 종류보다는 표면 거칠기에 대해서만 이야기합니다. 다양한 구리 증착 방법은 각기 다른 표면 거칠기 값을 가진 박막을 생성하며, 이는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지에서 명확하게 구분할 수 있습니다. 고주파수(일반적으로 5GHz 이상의 Wi-Fi) 또는 고속으로 동작하는 경우에는 재료 데이터시트에 명시된 구리 종류를 주의 깊게 살펴봐야 합니다.

또한 데이터시트에 나와 있는 Dk 값의 의미를 정확히 이해하는 것이 중요합니다. Dk 사양에 대해 더 자세히 알아보려면 Rogers의 John Coonrod와의 팟캐스트 토론을 시청하세요. 이제 이러한 점들을 염두에 두고 다양한 종류의 PCB 동박에 대해 살펴보겠습니다.

전기 도금

이 공정에서는 드럼이 전해 용액 속에서 회전하며, 전기 도금 반응을 이용하여 드럼 표면에 구리 호일을 "성장"시킵니다. 드럼이 회전함에 따라 생성된 구리 필름이 롤러에 천천히 감겨 연속적인 구리 시트가 만들어지고, 이 시트는 나중에 라미네이트로 압연될 수 있습니다. 구리의 드럼 접촉면은 드럼의 표면 거칠기와 거의 동일하고, 노출된 면은 훨씬 더 거칠어집니다.

전기 도금된 PCB 구리 호일

전기 도금 구리 생산.
표준 PCB 제작 공정에 사용하기 위해서는 구리의 거친 면을 먼저 유리 수지 유전체에 접합해야 합니다. 나머지 노출된 구리 부분(드럼 면)은 표준 동박 적층 공정에 사용하기 전에 플라즈마 에칭과 같은 화학적 처리를 통해 의도적으로 표면을 거칠게 만들어야 합니다. 이렇게 하면 PCB 적층 구조에서 다음 층과 제대로 접합될 수 있습니다.

표면 처리된 전기 도금 구리

다양한 표면 처리 유형을 모두 포괄하는 최적의 용어를 모르겠습니다.구리 호일그래서 위와 같은 제목이 붙었습니다. 이러한 구리 소재는 역처리 포일로 가장 잘 알려져 있지만, 다른 두 가지 변형도 있습니다(아래 참조).

역처리된 포일은 전기 도금된 구리 시트의 매끄러운 면(드럼 면)에 표면 처리를 적용한 제품입니다. 처리층은 구리 표면을 의도적으로 거칠게 만드는 얇은 코팅으로, 유전체 재료와의 접착력을 향상시킵니다. 또한 이러한 처리는 산화 방지 장벽 역할을 하여 부식을 방지합니다. 이 구리를 사용하여 라미네이트 패널을 제작할 때, 처리된 면은 유전체에 접착되고, 거친 면은 그대로 노출됩니다. 노출된 면은 에칭 전에 추가적인 거칠기 처리가 필요하지 않으며, PCB 스택업의 다음 층과 접착될 수 있는 충분한 강도를 이미 갖추고 있습니다.

뒷면 처리된 구리 호일의 세 가지 변형은 다음과 같습니다.

고온 연신율(HTE) 동박: 이 제품은 IPC-4562 3등급 규격을 준수하는 전기 도금 동박입니다. 노출된 면에는 보관 중 부식을 방지하기 위해 산화 방지 처리가 되어 있습니다.
양면 처리 포일: 이 구리 포일은 필름 양면에 처리가 되어 있습니다. 이 소재는 드럼면 처리 포일이라고도 합니다.
저항성 구리: 이는 일반적으로 표면 처리된 구리로 분류되지 않습니다. 이 구리 호일은 구리의 무광택 면에 금속 코팅을 한 후 원하는 수준으로 표면을 거칠게 처리합니다.
이러한 구리 소재에 대한 표면 처리 적용은 ​​간단합니다. 호일을 추가 전해액조에 통과시켜 2차 구리 도금을 적용하고, 이어서 배리어 시드층을 형성한 후 마지막으로 변색 방지 필름층을 형성합니다.

PCB 구리 호일

동박 표면 처리 공정. [출처: Pytel, Steven G., et al. "동 처리 분석 및 신호 전파에 미치는 영향." 2008년 제58회 전자 부품 및 기술 컨퍼런스, 1144-1149쪽. IEEE, 2008.]
이러한 공정을 통해 최소한의 추가 가공만으로 표준 기판 제조 공정에 쉽게 사용할 수 있는 재료를 얻을 수 있습니다.

압연 소둔 구리

압연 열처리된 동박은 동박 롤이 한 쌍의 롤러 사이를 통과하면서 원하는 두께로 냉간 압연되는 방식으로 생산됩니다. 이렇게 만들어진 동박 시트의 표면 조도는 압연 매개변수(속도, 압력 등)에 따라 달라집니다.

이렇게 만들어진 판재는 매우 매끄러울 수 있지만, 압연 열처리된 구리 판재의 표면에는 줄무늬가 보입니다. 아래 이미지는 전착된 구리 호일과 압연 열처리된 호일을 비교한 것입니다.

PCB 구리 호일 비교

전기 도금 방식과 압연 열처리 방식 포일의 비교.
로우 프로파일 구리
이는 다른 공정으로 제조하는 동박의 한 종류는 아닙니다. 로우 프로파일 구리는 전기 도금된 구리를 미세 거칠기 처리 공정을 거쳐 기판과의 접착력을 확보하면서도 평균 표면 거칠기를 매우 낮게 만든 것입니다. 이러한 동박 제조 공정은 일반적으로 독점 기술입니다. 이러한 동박은 종종 초저프로파일(ULP), 극저프로파일(VLP), 그리고 일반 로우 프로파일(LP, 평균 표면 거칠기 약 1미크론)로 분류됩니다.

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