铜箔的分类
HTE:高延展性电解铜箔
RTF:反转铜箔
HVLP:超低轮廓铜箔
粗糙度是指表面的不平整程度,通常以Ra或Rz来表示。上图中的RZ就是表示铜箔粗糙度中的铜牙长度。
为什么高速的时候要用低轮廓铜箔,这要从一个叫趋肤效应的东东说起。
什么是趋肤效应?
交变电流通过导线时,电流在导线横截面上的分布是不均匀的,导体表面的电流密度大于中心的密度,且交变电流的频率越高,这种趋势越明显,该现象称为趋肤效应(Skin effect)。
当导线表面存在微观凸起和凹陷时,电流在导线上的传输路径会变得更加迂回,导致电阻的增加。 由于信号在频率越来越高的情况下,电流在传输路径上会重新调整分布,沿着最小电阻的路径去传输。
因为趋肤效应的影响,导线的等效电阻增大,进而使其导体损耗增大。 对于在表面附近传播的电流而言,一个极其粗糙和不平整的表面相当于增加了其传播路径的长度。
趋肤效应示意图
只要铜箔粗糙度比较大,就像这道路起起伏伏,路面崎岖不增,是不是相对路径变长,影响车速。
高速产品将铜箔粗糙度作为一个主要考虑因素。在信号速率高,损耗要求严格的链路下,低粗糙度的铜箔是必须的,而这也是产品高速化必然选择……
只要铜粗糙度过大,转输路径变长,导体损耗过大,用低轮廓的铜箔是必然的。
我们常规的PCB压合结构是foil+pp+core的方式,铜箔+pp+芯板的方式。
从上图中我们可以看出,最外层用的是铜箔,在压合时,在高温高压真空的情况下,通过压机和PP压合在一起。
看下图的层叠设计,乍一看感觉很合理,其实仔细看就有些异常的地方,外层用了HVLP铜箔.
HVLP对信号完整性确实有好处,但是由于其铜箔RZ太光滑,导致压合时,结合力差,会出现分层起泡的异常。
也有可能在SMD装配时,因为高温的影响,导致板子出现异常。
所以说当客户要求外层采用HVLP或VLP铜箔压板时,我们要和客户解释HVLP铜箔表面铜箔很光滑,附着力较差,从可靠性方面考虑,不推荐使用;为平衡可靠性及信号要求,建议改用RTF或HTE铜箔压板;有部分工厂也不支持RTF的铜箔压合。
特别高速多阶HDI的设计,要经过多次压合,外层使用HVLP铜箔,出现可靠性问题的风险比较大。
所以在高速PCB设计时,不但要考虑信号完整性,还要考虑DFM的可制造性。