PCB 소재 업계는 신호 손실을 최소화하는 소재 개발에 상당한 시간을 투자해 왔습니다. 고속 및 고주파 설계의 경우, 손실은 신호 전파 거리를 제한하고 신호를 왜곡하며, TDR 측정에서 확인할 수 있는 임피던스 편차를 발생시킵니다. 인쇄 회로 기판을 설계하고 더 높은 주파수에서 작동하는 회로를 개발할 때, 모든 설계에 가능한 한 가장 매끄러운 구리를 선택하고 싶은 유혹을 느낄 수 있습니다.

구리의 거칠기가 추가적인 임피던스 편차와 손실을 발생시키는 것은 사실이지만, 구리 호일은 얼마나 매끄러워야 할까요? 모든 설계에 초매끄러운 구리를 사용하지 않고도 손실을 극복할 수 있는 간단한 방법이 있을까요? 이 글에서는 이러한 점들을 살펴보고, PCB 스택업 소재를 구매할 때 고려해야 할 사항도 알아보겠습니다.

의 유형PCB 구리 호일

일반적으로 PCB 소재의 구리에 대해 이야기할 때는 구리의 특정 유형이 아니라 거칠기에 대해서만 이야기합니다. 다양한 구리 증착 방법에 따라 서로 다른 거칠기 값을 갖는 박막이 생성되는데, 이는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지에서 명확하게 구분할 수 있습니다. 고주파(일반적으로 5GHz WiFi 이상) 또는 고속으로 작업할 경우, 재료 데이터시트에 명시된 구리 유형을 주의 깊게 살펴보십시오.

또한 데이터시트에서 Dk 값의 의미를 반드시 이해해야 합니다. Rogers의 John Coonrod와 함께하는 이 팟캐스트 토론을 시청하여 Dk 사양에 대해 자세히 알아보세요. 이를 염두에 두고 다양한 유형의 PCB 구리 호일을 살펴보겠습니다.

전착

이 공정에서는 드럼을 전해액에 넣고 전착 반응을 통해 구리 호일을 드럼 위에 "성장"시킵니다. 드럼이 회전하면서 생성된 구리 필름이 롤러에 천천히 감겨, 나중에 라미네이트 위에 감길 수 있는 연속적인 구리 시트가 형성됩니다. 구리의 드럼 면은 기본적으로 드럼의 거칠기와 일치하지만, 노출된 면은 훨씬 더 거칠어집니다.

전착 PCB 구리 호일

전착구리 생산.
표준 PCB 제조 공정에 사용하려면 구리의 거친 면을 먼저 유리 수지 유전체에 접합합니다. 노출된 나머지 구리(드럼 면)는 표준 구리 클래드 라미네이션 공정에 사용하기 전에 화학적으로(예: 플라즈마 에칭) 의도적으로 거칠게 처리해야 합니다. 이렇게 하면 PCB 스택업의 다음 층에 접합될 수 있습니다.

표면 처리된 전착 구리

다양한 표면 처리 유형을 모두 포괄하는 가장 적절한 용어를 모르겠습니다.구리 호일따라서 위의 제목이 있습니다. 이러한 구리 소재는 역처리 포일로 가장 잘 알려져 있지만, 두 가지 다른 변형도 있습니다(아래 참조).

역처리 포일은 전착 구리판의 매끄러운 면(드럼 면)에 표면 처리를 하는 방식입니다. 처리층은 구리 표면을 의도적으로 거칠게 만들어 유전체와의 접착력을 높이는 얇은 코팅입니다. 이러한 처리는 부식을 방지하는 산화 방지막 역할도 합니다. 이 구리를 사용하여 라미네이트 패널을 제작할 때, 처리된 면은 유전체에 접합되고, 남은 거친 면은 그대로 노출됩니다. 노출된 면은 에칭 전에 추가적인 거칠게 처리할 필요가 없으며, PCB 스택업의 다음 층에 접합할 수 있을 만큼 충분한 강도를 이미 갖추고 있습니다.

역처리 구리 호일의 세 가지 변형은 다음과 같습니다.

고온 신장(HTE) 구리 호일: IPC-4562 3등급 규격을 준수하는 전착 구리 호일입니다. 노출된 면은 보관 중 부식을 방지하기 위해 산화 방지 처리되어 있습니다.
이중 처리 호일: 이 구리 호일은 필름 양면에 처리가 적용됩니다. 이 소재는 드럼면 처리 호일이라고도 합니다.
저항성 구리: 일반적으로 표면 처리된 구리로 분류되지 않습니다. 이 구리 호일은 구리의 무광택 면에 금속 코팅을 한 후 원하는 수준으로 거칠게 처리합니다.
이러한 구리 소재에 표면 처리를 적용하는 것은 간단합니다. 호일을 추가 전해조에 넣어 2차 구리 도금을 한 다음, 차단 시드층을 형성하고 마지막으로 변색 방지 필름층을 형성합니다.

PCB 구리 호일

구리 포일 표면 처리 공정. [출처: Pytel, Steven G. 외. "구리 처리 및 신호 전파에 미치는 영향 분석." 2008년 제58회 전자부품기술학회, pp. 1144-1149. IEEE, 2008.]
이러한 공정을 통해 최소한의 추가 가공으로 표준 보드 제조 공정에 쉽게 사용할 수 있는 소재를 얻을 수 있습니다.

압연-소둔 구리

압연 열처리 구리박은 구리박 롤을 한 쌍의 롤러에 통과시켜 구리판을 원하는 두께로 냉간 압연합니다. 최종적으로 생성되는 구리박의 거칠기는 압연 조건(속도, 압력 등)에 따라 달라집니다.

그 결과 시트는 매우 매끄러울 수 있으며, 압연-열처리 구리 시트 표면에는 줄무늬가 보입니다. 아래 이미지는 전착 구리 호일과 압연-열처리 구리 호일을 비교한 것입니다.

PCB 구리 호일 비교

전착 포일과 압연 어닐링 포일의 비교.
로우프로파일 구리
이것은 반드시 다른 공정으로 제작되는 구리박과 같은 유형은 아닙니다. 저프로파일 구리는 미세 조도 처리 공정을 통해 처리 및 개질된 전착 구리로, 기판 접착에 필요한 충분한 조도를 유지하면서도 매우 낮은 평균 조도를 제공합니다. 이러한 구리박 제조 공정은 일반적으로 독점적입니다. 이러한 구리박은 초저프로파일(ULP), 초저프로파일(VLP), 그리고 단순히 저프로파일(LP, 평균 조도 약 1마이크론)로 분류되는 경우가 많습니다.

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