高速PCB的銅箔選用指南—外層避坑設計
發(fā)布時間：2024-01-10 09:43
高速先生成員--王輝東
趙理工說：見到你的那一刻，我心內(nèi)有一場海嘯，激浪滔天，但是我靜靜的站著，沒有讓任何人知道。現(xiàn)在你板子上有個問題，我要告訴你?！?br/>
林如煙說什么問題，你趕緊告訴我，晚上一定有驚喜。
趙理工說這個外層銅箔不能用HVLP類型。
林如煙說，黃教授上次不是講過銅箔粗糙度對高速PCB的影響，客戶說要用HVLP。
銅箔的分類
HTE：高延展性電解銅箔
RTF：反轉(zhuǎn)銅箔
HVLP:超低輪廓銅箔
粗糙度是指表面的不平整程度，通常以Ra或Rz來表示。上圖中的RZ就是表示銅箔粗糙度中的銅牙長度。
為什么高速的時候要用低輪廓銅箔，這要從一個叫趨膚效應的東東說起。
什么是趨膚效應？
交變電流通過導線時，電流在導線橫截面上的分布是不均勻的，導體表面的電流密度大于中心的密度，且交變電流的頻率越高，這種趨勢越明顯，該現(xiàn)象稱為趨膚效應（Skin effect）。
當導線表面存在微觀凸起和凹陷時，電流在導線上的傳輸路徑會變得更加迂回，導致電阻的增加。
由于信號在頻率越來越高的情況下，電流在傳輸路徑上會重新調(diào)整分布，沿著最小電阻的路徑去傳輸。
因為趨膚效應的影響，導線的等效電阻增大，進而使其導體損耗增大。
對于在表面附近傳播的電流而言，一個極其粗糙和不平整的表面相當于增加了其傳播路徑的長度。
趨膚效應示意圖
“沿著江山起起伏伏溫柔的曲線。放馬愛的中原 愛的北國和江南……”
林如煙說有些東西只可意會不可言傳，就像《向天再借五百年》歌中唱得一樣。
只要銅箔粗糙度比較大，就像這道路起起伏伏，路面崎嶇不增，是不是相對路徑變長，影響車速。
高速產(chǎn)品將銅箔粗糙度作為一個主要考慮因素。在信號速率高，損耗要求嚴格的鏈路下，低粗糙度的銅箔是必須的，而這也是產(chǎn)品高速化必然選擇。
只要銅粗糙度過大，轉(zhuǎn)輸路徑變長，導體損耗過大，用低輪廓的銅箔是必然的。
趙理工說：如煙你說的都有道理，但是有一個細節(jié)你忽略了…….”
我們常規(guī)的PCB壓合結(jié)構(gòu)是foil+pp+core的方式，銅箔+pp+芯板的方式。
從上圖中我們可以看出，最外層用的是銅箔，在壓合時，在高溫高壓真空的情況下，通過壓機和PP壓合在一起。
看下圖的層疊設計，乍一看感覺很合理，其實仔細看就有些異常的地方，外層用了HVLP銅箔。
HVLP對信號完整性確實有好處，但是由于其銅箔RZ太光滑，導致壓合時，結(jié)合力差，會出現(xiàn)分層起泡的異常。
也有可能在SMD裝配時，因為高溫的影響，導致板子出現(xiàn)異常。
所以說當客戶要求外層采用HVLP或VLP銅箔壓板時，我們要和客戶解釋HVLP銅箔表面銅箔很光滑，附著力較差，從可靠性方面考慮，不推薦使用；為平衡可靠性及信號要求，建議改用RTF或HTE銅箔壓板；有部分工廠也不支持RTF的銅箔壓合。
特別高速多階HDI的設計，要經(jīng)過多次壓合，外層使用HVLP銅箔，出現(xiàn)可靠性問題的風險比較大。
所以在高速PCB設計時，不但要考慮信號完整性，還要考慮DFM的可制造性。
聽完趙理工的話，林如煙的臉上漲起了一層紅暈，她深深地吸了一口氣，一雙大眼睛眨了眨，她的目光掠過趙理工俊朗的臉龐，滿是崇拜的說道：“趙理工，你這個兄弟不錯，等我把板子改了，晚上下班咱們?nèi)ス緦γ娴臉窐窡竞纫槐??！?/p>
趙理工，說一言為定。
