带你了解PCB印刷电路板中的铜箔

带你了解PCB印刷电路板中的铜箔

应用于PCB行业的铜箔比实际想象中的更为复杂。铜既是一种优异的良导体，也是一种优异的热导体，因此使其成为绝大多数PCB应用导体的理想材料。铜箔还有很多其他特性，理解这些特性对于工程师来说十分重要。

PCB行业中使用的铜箔一般有压延铜箔（rolled annealed copper, RA）或电解（ED）铜箔两种。压延铜箔的工艺制造从纯铜坯料开始，不断碾压缩减厚度，最终缩减成需要的理想厚度的铜箔。ED铜箔采用的是电镀制造工艺，在该过程中，将铜镀在一个旋转的钛鼓上，同时随着钛鼓的旋转，铜离子逐渐地沉积，形成铜箔。钛鼓的旋转速度直接影响着铜箔的厚度。铜箔制成后，无论是RA铜箔，还是ED铜箔，都需要经过多个工艺处理。

铜箔有多种处理方式

由于多种原因，铜箔有多种处理方式。其中一些处理方式属于钝化处理，旨在保证在铜箔使用之前不会氧化。另一些铜箔处理方式旨在增强铜箔与某些树脂体系的良好化学粘合性（例如PPE与PTFE）。由于树脂体系的差异，材料对各种处理方式的反应也不尽相同。因为每种树脂体系都有不同的粘结特性，所以一些处理/树脂组合会优于其他处理/树脂组合，从而实现良好的粘合性。还有一些铜箔处理方式可以保证在高温条件下实现合适粘结。也还有其他处理方式使其形成可靠的粘合面而确保长期高温下的可靠性等。

针对刚性PCB应用，ED 铜箔是最常用的，不过RA 铜箔也会被使用。通常来说，RA 铜箔比ED铜箔更加昂贵。除非RA 铜箔的某些特性对应用更有优势，否则一般不使用RA 铜箔。RA铜箔的制造工艺使其表面非常光滑，而表面光滑的铜箔插入损耗较低，所以能很好适用于高频和超高速数字应用。RA铜箔作为铜箔的一种特有制造过程的产品，它的另一个特征是面内晶体结构，这种结构非常有利于需要对电路进行弯折的应用。与之对应的，RA铜箔有一个技术弊端也与这种晶体结构有关，即微小电路特征的蚀刻。当然，可以使用RA铜箔的特定蚀刻在一定程度上克服这个问题。

ED铜箔在整个PCB行业中应用广泛。ED铜箔有多种不同的类型，通常按表面粗糙度和/或处理方式分类。IPC根据铜箔粗糙度，将ED铜箔分成不同类别，其中包括LP（低轮廓）、VLP（超低轮廓）和HVLP（甚超低轮廓）。

铜箔粗糙度有多种测量方法

铜箔粗糙度测量方法有多种，由于方法差异其测量结果可能让人迷惑。一般来说，有两种粗糙度测量方法：接触式测量和非接触式测量。接触式测量使用一个物理探针（即一个触针）测量铜箔表面的峰谷。非接触式测量一般通过反射光或激光测量确定铜箔表面的峰谷。

由于触针针尖大小不同，接触式轮廓测量仪的准确性较低，无法探知超窄粗糙度狭谷的深度。而且，触针可能仅是“犁”过最高点，但无法实现准确测量。有经验的工程师都熟悉这些问题，往往可以进行一些微小调整来缓解准确性问题。但总的来说，对于细晶粒铜箔，非接触性轮廓测量仪通常比接触性轮廓测量仪更准确。

铜箔表面粗糙度特征有多种描述方法

铜箔表面粗糙度特征有多种描述方法。PCB制造工程师通常使用Rz值来描述，Rz表示一个样本区域上多条直线上测量的峰-谷值。若Rz值作为一个面积区域（而非一条直线）进行测量，那么此时Rz将被命名为Sz。Sz值与Rz值的含义是一样的。对于高频或高速数字（HSD）设计工程师来讲，通常需要铜箔的Rq或Sq参数值。Rq/Sq表示多个样品测量的铜箔表面粗糙度的均方根值。通过经典的电磁模型发现，Rq/Sq的参数能够更好地反应铜箔粗糙度对于对RF或HSD的性能的影响，其电磁模型能更好地匹配实际电路的性能。

铜箔表面粗糙度还有另一个特性描述是建模中所感兴趣的：即表面积指数（SAI），又被称为表面积比。其定义为扫描区域内的粗糙度的表面面积与该区域理想平整的面积之比。该粗糙度值可用于特定的电磁模型仿真，使其仿真结果能在超宽带宽上表现出与实际电路优异的匹配和准确性。