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Na folha de especificação de uma fita de folha de cobre condutiva única, normalmente se afirma que a resistência à superfície é ≤ 0,05 Ω/m2 e a eficácia do escudo é 60-100 dB (30 MHz -1 GHz). Durante a inspecção de material entrante, um multimetro foi usado para medir a superfície da fólia de cobre, e a condutividade foi encontrada normal; Aplicado ao interior da cobertura de escudo, o teste EMC inicial também passou.
Mas depois de dois anos de serviço e vários ciclos de temperatura, a eficácia de escudo do produto pode ter diminuído quietamente por uma ordem de magnitude, e não há anomalia aparente em sua aparência. O problem a não é que a fita seja "quebrada", mas que seu desempenho sofreu um declínio gradual implícito ao longo do tempo e sob repetidas influências ambientais. Existem duas fontes principais desta atenuação: a perda de rugosidade da superfície da fólia de cobre em altas frequências, e o aumento contínuo da impedência de contato da camada adesiva em altas temperaturas.
A primeira fonte de perda de alta frequência: o efeito da pele transforma a "rugosidade da superfície" em resistência
No intervalo de baixa frequência, a corrente é distribuída uniformemente na seção cruzada da fólia de cobre, e a pureza da fólia de cobre domina o desempenho de condutividade. Mas quando a frequência entra no intervalo GHz, o efeito da pele concentra a corrente numa camada muito fina na superfície da folha de cobre. Neste ponto, o caminho real através do qual o fluxo corrente já não é uma linha geométrica reta, mas sim "arrasta" ao longo das undulações microscópicas da superfície. Quanto mais rugosa a superfície, mais longa é a rota atual, maior é a resistência equivalente, e a perda de inserção aumenta em consequência.
A magnitude desse efeito não é pequena. Os dados de pesquisa mostram que, a 10 GHz, as perdas causadas por superfícies brutas podem ser mais de 20% maiores que as causadas por superfícies lissas. Para aplicações de terreno e escudo perto de radar de 77 GHz ou interfaces de SerDes de alta velocidade, essa diferença é suficiente para afetar a integridade do sinal.
Há diferenças sistemáticas na rugosidade das folhas de cobre produzidas por diferentes processos. A rugosidade típica da superfície de folha de cobre eletrolítica é relativamente alta, e o Ra de alguns produtos convencionais é acima de 0,9 μm; A rugosidade da superfície de folha de cobre rolada pode ser controlada no intervalo de 0,14-0,35 μm, o que está mais próximo à profundidade da pele em altas frequências. No teste de perda de transmissão a 5 GHz, a fólia de cobre eletrolítica com maior rugosidade tem uma perda de cerca de -35,0 dB, enquanto a fólia de cobre rolada com menor rugosidade tem perda significativamente menor. Existe uma correlação mensurável entre rugosidade da superfície e perda de transmissão. O custo de folha de cobre rolada é maior do que o de folha de cobre eletrolítica, mas sua perda de pele na band a de frequência de ondas de milímetros é menor. Esta lacuna está passando de uma "vantagem opcional" para uma "deve-ter" em cenários de ondas de milímetros de alto nível.
Para uma fita de fólia de cobre condutiva única, o significado deste mecanismo é que se somente a eficácia de escudo de baixa frequência e resistência à DC são consideradas durante a seleção, a perda de inserção da fita na banda de frequência acima de GHz pode ser muito maior do que esperado, e essa perda não desaparecerá devido ao processo de colocação "direito". É uma propriedade inerente da morfologia superficial da fólia de cobre.
A segunda fonte de perda de alta frequência: as propriedades dielétricas da camada adesiva participam na formação de impedância
A superfície adesiva de uma fita condutiva é isolada, mas isso não significa que a camada adesiva seja completamente "eletricamente transparente" em altas frequências. A camada adesiva serve como camada dielétrica entre a fólia de cobre e o substrato, e sua constante dielétrica (Dk) e fator de perda (Df) podem afetar a capacidade parasitária perto da estrutura de fundo, mudando assim a impedência característica da linha de transmissão.
Para cinta dupla condutiva, as partículas condutivas na camada adesiva e a matriz de resina juntas formam um sistema híbrido dielétrico não ideal condutor, e a estabilidade de sua alta frequência Dk/Df afeta diretamente a consistência da impedância. Embora a cinta condutiva única não tenha partículas condutivas, se a constante dielétrica da camada adhesiva isolante flutuar com temperatura ou frequência, ela ainda modulará a impedência equivalente do circuito de fundo. Os produtos fronteiriços controlam a flutuação dielétrica de alta frequência da camada adesiva dentro de 5% otimizando o sistema de resina e a dispersão de preenchimento, mas esse indicador geralmente não é fornecido em especificações comuns. Isso significa que a perda de inserção real de uma fita de fólia de cobre condutiva em cenários de alta frequência é o resultado do efeito combinado de "rugosidade da superfície da fólia de cobre" e "propriedades dielétricas de camada adesiva". Optimizar apenas um deles não é suficiente para controlar o desempenho geral.
degradação gradual em altas temperaturas: por que a impedência de contato aumenta ao longo do tempo
Mais escondidos do que perdas de alta frequência é a degradação da impedência de contato em ambientes de alta temperatura.
Um estudo sobre cinta condutiva sob armazenamento de alta temperatura a 110 °C proporcionou um caminho de degradação claro: a cinta foi utilizada como caminho de retorno de sinais em linhas de microfaixa, e após 2400 horas de armazenamento de alta temperatura, tanto a resistência ao contato como a capacidade de contato aumentaram significativamente, resultando em uma diminuição de 30 dB na eficácia de escudo de campo magnético abaixo de 500 MHz. O mecanismo de degradação foi atribuído ao envelhecimento do adesivo em altas temperaturas, causando uma mudança na impedância da interface entre o plan
Este ponto de dados revela um modo de fracasso que não pode ser detectado durante a inspecção de material entrante à temperatura ambiente. 2400 horas é aproximadamente equivalente ao trabalho contínuo a 110 °C por 100 dias, ou um tempo de serviço mais longo calculado com base no ciclo de temperatura. Esses níveis de exposição térmica não são pouco comuns na eletrônica automotiva, unidades de estação de base RF e equipamento industrial. Quando a resistência ao contato aumenta e a capacidade de contato aumenta, o fundamento da cavidade de escudo já não é baixa impedência, e correntes de alta frequência não podem encontrar um caminho de retorno suave, resultando em uma diminuição da eficácia do escudo. A degradação ocorre na interface ao invés da própria fólia de cobre, dificultando a captura através de inspecção visual e amostragem de resistência DC.
Para uma fita de fólia de cobre única, o envelhecimento da camada adesiva também afeta a pressão de contato entre a superfície da fólia de cobre e a área de cobre exposta. Os adesivos sensíveis à pressão podem suavizar ou descer sob temperaturas altas sustentadas, resultando em uma diminuição da adesão entre fólia de cobre e substrato, uma redução na área de contato efetiva e um aumento na resistência ao contato. Este processo é consistente em direção ao mecanismo de degradação da cinta dupla condutiva, exceto que a condutividade da cinta condutiva única depende da ligação direta entre a superfície da fólia de cobre e a área condutiva, e o envelhecimento da camada adesiva tem um impacto mais direto na pressão de contato.
Seleção e julgamento de mudar de "indicadores iniciais" para "taxa de retenção de vida de serviço"
Primeiro, seleccione o processo de fólia de cobre baseado na banda de frequência alvo, em vez de escolher baseado se é cobre ou não
Se a frequência operacional do cenário de aplicação for inferior a 1 GHz, a influência da rugosidade da fólia eletrolítica de cobre na eficácia do escudo é relativamente limitada, e custo e processabilidade podem ser considerações mais práticas. Se o caminho de aterragem ou escudo envolver sinais acima de 3 GHz, especialmente na banda de frequência de ondas de milímetros, deve ser dada preferência ao uso de folha de cobre rolada ou folha de cobre eletrolítica de perfil ultra baixo, e os fornecedores devem ser obrigados a fornecer dados sobre perda de inserção ou rugosidade da superfície (Ra/Rz) na banda de frequência alvo, em vez de apenas fornecer resistência DC e efetividade de escudo de baixa frequência.
Em segundo lugar, em cenários de alta temperatura ou longa vida, a "impedência de contato após armazenamento de alta temperatura" é usada como um termo de verificação independente
A resistência inicial ao contato na folha de especificação não pode representar o estado após 2400 horas. Para equipamentos a bordo, no exterior ou em funcionamento contínuo, os fornecedores devem ser obrigados a fornecer dados de mudança de resistência ao contato após armazenamento de alta temperatura (como 110 °C, 1000-2400 horas), ou pelo menos fornecer um nível de resistência à temperatura a longo prazo e explicação do mecanismo de envelhecimento da camada adesiva. Se o fornecedor não é capaz de fornecer tais dados, uma margem de impedência maior deve ser reservada para a interface durante a seleção, ou medidas de compressão mecânica devem ser adicionadas à estrutura para compensar a perda de pressão de contato causada pelo envelhecimento adesivo.
Em terceiro lugar, distinguir entre as duas vias de degradação da "oxidação de fólia de cobre" e "envelhecimento de camadas adesivas", e abordá-las separadamente
A oxidação de folha de cobre afeta a condutividade da superfície da folha de cobre, e a cobertura de lata ou cobertura anti-corrosiva pode atrasar esse processo; O envelhecimento da camada adesiva afeta a pressão de contato da interface, e ao selecionar, a atenção deve ser prestada à temperatura de transição do vidro e ao nível de resistência à temperatura a longo prazo do adesivo, em vez de apenas olhar para o pico de resistência à temperatura a curto prazo. Dois tipos de degradação podem ocorrer simultaneamente, e resolver apenas um deles não é suficiente para manter a confiabilidade de fundamento a longo prazo.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto de uma fita de cobre condutiva cobre fólia de cobre eletrolítica e substratos de fólia de cobre rolada, fornecendo opções para diferentes níveis de rugosidade da superfície. A resistência da superfície da fólia de cobre é controlada a nível de ≤ 0,05 Ω/m2, e a superfície adesiva é uma estrutura adesiva sensível à pressão isolante.
O produto pode proporcionar opções para a folia de cobre de lata para atrasar a oxidação, e o nível de resistência à temperatura da camada adesiva pode ser combinado de acordo com o intervalo de temperatura do serviço alvo. Ele também sustenta a amostragem e avaliação das mudanças de resistência ao contato após armazenamento de alta temperatura. Adequado para fundamento de um ponto em áreas de cobre expostas de PCB, fundamento de cobertura plástica e proteção parcial de FPC. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.