المادة الموصلة الرئيسية المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة هيرقائق النحاسيُستخدم لنقل الإشارات والتيارات. في الوقت نفسه، يمكن استخدام رقائق النحاس على لوحات الدوائر المطبوعة كسطح مرجعي للتحكم في معاوقة خط النقل، أو كدرع لمنع التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). في الوقت نفسه، تؤثر قوة التقشير، وأداء النقش، وغيرها من خصائص رقائق النحاس في عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة على جودة وموثوقية تصنيعها. يحتاج مهندسو تخطيط لوحات الدوائر المطبوعة إلى فهم هذه الخصائص لضمان نجاح عملية التصنيع.
تحتوي رقائق النحاس المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة على رقائق نحاسية كهربائية (رقائق النحاس ED المترسب كهربائيًا) ورقائق النحاس المصقولة (رقائق النحاس RA المدلفنة والمُلَدَّنة) نوعان: الأول يُصنع بطريقة الطلاء الكهربائي، والثاني بطريقة الدرفلة. في لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة، تُستخدم رقائق النحاس الإلكتروليتية بشكل رئيسي، بينما تُستخدم رقائق النحاس المدلفنة المُلدَّنة بشكل رئيسي في لوحات الدوائر المرنة.
في تطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة، يوجد فرق كبير بين رقائق النحاس الإلكتروليتية والمعالجة حرارياً. تتميز رقائق النحاس الإلكتروليتية بخصائص مختلفة على سطحيها، أي أن خشونة سطحي الرقاقة ليست متساوية. مع زيادة ترددات ومعدلات الدوائر، قد تؤثر خصائص معينة لرقائق النحاس على أداء ترددات الموجات المليمترية (mm Wave) والدوائر الرقمية عالية السرعة (HSD). يمكن أن تؤثر خشونة سطح رقاقة النحاس على فقدان إدخال لوحة الدوائر المطبوعة، وانتظام الطور، وتأخر الانتشار. يمكن أن تسبب خشونة سطح رقاقة النحاس اختلافات في الأداء من لوحة دوائر مطبوعة إلى أخرى، وكذلك اختلافات في الأداء الكهربائي من لوحة دوائر مطبوعة إلى أخرى. يمكن أن يساعد فهم دور رقائق النحاس في الدوائر عالية الأداء والسرعة على تحسين عملية التصميم ومحاكاتها بدقة أكبر، من النموذج إلى الدائرة الفعلية.
خشونة سطح رقائق النحاس مهمة لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة
يساعد سطح خشن نسبيًا على تقوية التصاق رقاقة النحاس بنظام الراتنج. ومع ذلك، قد يتطلب السطح الخشن أوقات حفر أطول، مما قد يؤثر على إنتاجية اللوحة ودقة نمط الخطوط. زيادة وقت الحفر تعني زيادة الحفر الجانبي للموصل وحفرًا جانبيًا أكثر حدة. هذا يجعل تصنيع الخطوط الدقيقة والتحكم في المعاوقة أكثر صعوبة. بالإضافة إلى ذلك، يصبح تأثير خشونة رقاقة النحاس على توهين الإشارة واضحًا مع زيادة تردد تشغيل الدائرة. عند الترددات الأعلى، تنتقل المزيد من الإشارات الكهربائية عبر سطح الموصل، ويؤدي السطح الخشن إلى قطع الإشارة مسافة أطول، مما يؤدي إلى توهين أو فقدان أكبر. لذلك، تتطلب الركائز عالية الأداء رقائق نحاسية منخفضة الخشونة ذات التصاق كافٍ لمطابقة أنظمة الراتنج عالية الأداء.
على الرغم من أن معظم التطبيقات على لوحات الدوائر المطبوعة اليوم لها سماكة نحاس تبلغ 1/2 أونصة (حوالي 18 ميكرومتر) و1 أونصة (حوالي 35 ميكرومتر) و2 أونصة (حوالي 70 ميكرومتر)، فإن الأجهزة المحمولة هي أحد العوامل المحركة لسماكة نحاس لوحات الدوائر المطبوعة لتكون رقيقة مثل 1 ميكرومتر، بينما من ناحية أخرى فإن سماكة النحاس البالغة 100 ميكرومتر أو أكثر ستصبح مهمة مرة أخرى بسبب التطبيقات الجديدة (مثل الإلكترونيات في السيارات، والإضاءة LED، وما إلى ذلك).
ومع تطور موجات المليمتر 5G بالإضافة إلى الروابط التسلسلية عالية السرعة، يتزايد الطلب على رقائق النحاس ذات خشونة أقل بشكل واضح.
وقت النشر: ١٠ أبريل ٢٠٢٤