咱平時(shí)說 PCB 材料,大多聊基材,其實(shí)銅箔的 “粗糙度” 也是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo) —— 尤其是高頻場(chǎng)景下,銅箔太粗糙,信號(hào)衰減能翻好幾倍。今天咱就聊聊銅箔粗糙度是啥、咋影響 PCB 性能,以及不同場(chǎng)景該選啥樣的銅箔。
先說明白:銅箔粗糙度(一般用 Ra 表示)是指銅箔表面的凹凸程度,數(shù)值越小越光滑。常見的銅箔分兩種:普通電解銅箔(Ra≈0.3-0.5μm)和低粗糙度銅箔(Ra≤0.2μm)。別小看這零點(diǎn)幾微米的差距,對(duì)高頻信號(hào)的影響可不小。
這得從 “趨膚效應(yīng)” 說起:高頻信號(hào)不會(huì)均勻走在銅箔里,而是集中在銅箔表面(大概幾微米厚的區(qū)域)。要是銅箔表面粗糙,信號(hào)走的路徑就會(huì) “繞彎”,相當(dāng)于增加了傳輸距離,信號(hào)衰減自然就大了。
舉個(gè)例子:1GHz 信號(hào)下,用 Ra=0.5μm 的普通銅箔,10cm 布線的信號(hào)衰減是 0.5dB;用 Ra=0.2μm 的低粗糙度銅箔,衰減能降到 0.3dB—— 對(duì)精密設(shè)備來說,這 0.2dB 的差距可能就是 “測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確” 和 “誤判芯片良率” 的區(qū)別。
除了信號(hào)衰減,銅箔粗糙度還影響這倆點(diǎn):第一是附著力。太光滑的銅箔,和基材的結(jié)合力會(huì)差點(diǎn),所以低粗糙度銅箔一般會(huì)做 “微粗糙處理”,既保證光滑度,又不丟附著力;第二是孔銅質(zhì)量。微小過孔(比如 0.15mm)里,粗糙的銅箔容易導(dǎo)致孔壁銅層不均勻,影響電氣性能。
那實(shí)際選銅箔咋選?給大家分場(chǎng)景說:
- 低頻、低速場(chǎng)景(比如普通家電 PCB):普通電解銅箔(Ra=0.3-0.5μm)就夠,成本低;
- 中高頻場(chǎng)景(100MHz-1GHz,比如工業(yè)控制板):選 Ra=0.2-0.3μm 的低粗糙度銅箔,平衡性能和成本;
- 高頻、精密場(chǎng)景(≥1GHz,比如半導(dǎo)體測(cè)試、5G):必須選 Ra≤0.2μm 的超低粗糙度銅箔,比如羅杰斯的 RT/duroid 5880 配套銅箔;
- 還要注意:銅箔厚度也會(huì)影響 —— 薄銅箔(比如 1oz)的趨膚效應(yīng)更明顯,所以高頻場(chǎng)景下薄銅箔更要選低粗糙度的。
低粗糙度銅箔比普通銅箔貴 10%-20%,但高頻場(chǎng)景下這錢花得值 —— 信號(hào)衰減少了,設(shè)備性能和可靠性都能上去。