La indústria dels materials per a plaques de circuits impresos (PCB) ha dedicat molt de temps a desenvolupar materials que proporcionin la pèrdua de senyal més baixa possible. Per a dissenys d'alta velocitat i alta freqüència, les pèrdues limitaran la distància de propagació del senyal i distorsionaran els senyals, i crearan una desviació d'impedància que es pot veure en les mesures TDR. A mesura que dissenyem qualsevol placa de circuits impresos i desenvolupem circuits que funcionen a freqüències més altes, pot ser temptador optar pel coure més suau possible en tots els dissenys que creeu.

Si bé és cert que la rugositat del coure crea una desviació d'impedància i pèrdues addicionals, com de suau ha de ser realment la làmina de coure? Hi ha alguns mètodes senzills que podeu utilitzar per superar les pèrdues sense seleccionar coure ultrasuau per a cada disseny? Analitzarem aquests punts en aquest article, així com el que podeu buscar si comenceu a comprar materials d'apilament de PCB.

Tipus deLàmina de coure PCB

Normalment, quan parlem de coure en materials PCB, no parlem del tipus específic de coure, només parlem de la seva rugositat. Diferents mètodes de deposició de coure produeixen pel·lícules amb diferents valors de rugositat, que es poden distingir clarament en una imatge de microscopi electrònic de rastreig (SEM). Si voleu operar a altes freqüències (normalment WiFi de 5 GHz o superior) o a altes velocitats, presteu atenció al tipus de coure especificat a la fitxa tècnica del material.

A més, assegureu-vos d'entendre el significat dels valors Dk en una fitxa tècnica. Mireu aquesta discussió en podcast amb John Coonrod de Rogers per obtenir més informació sobre les especificacions Dk. Tenint això en compte, vegem alguns dels diferents tipus de làmina de coure per a PCB.

Electrodepositat

En aquest procés, un tambor es fa girar a través d'una solució electrolítica i s'utilitza una reacció d'electrodeposició per "fer créixer" la làmina de coure sobre el tambor. A mesura que el tambor gira, la pel·lícula de coure resultant s'embolica lentament en un corró, donant una làmina contínua de coure que posteriorment es pot enrotllar sobre un laminat. El costat del tambor del coure coincidirà essencialment amb la rugositat del tambor, mentre que el costat exposat serà molt més rugós.

Làmina de coure de PCB electrodepositada

Producció de coure electrodepositat.
Per poder ser utilitzat en un procés estàndard de fabricació de PCB, el costat rugós del coure primer s'uneix a un dielèctric de resina de vidre. El coure exposat restant (costat del tambor) s'ha de rugir intencionadament químicament (per exemple, amb gravat per plasma) abans de poder ser utilitzat en el procés estàndard de laminació de recobriment de coure. Això garantirà que es pugui unir a la següent capa de l'apilament de PCB.

Coure electrodepositat tractat superficialment

No conec el millor terme que englobi tots els diferents tipus de tractament de superfícieslàmines de coure, d'aquí l'encapçalament anterior. Aquests materials de coure són més coneguts com a làmines tractades inversament, tot i que hi ha dues variacions més disponibles (vegeu més avall).

Les làmines tractades inversament utilitzen un tractament superficial que s'aplica al costat llis (costat del tambor) d'una làmina de coure electrodepositada. Una capa de tractament és simplement una capa fina que fa rugós intencionadament el coure, de manera que tindrà una major adherència a un material dielèctric. Aquests tractaments també actuen com una barrera d'oxidació que evita la corrosió. Quan aquest coure s'utilitza per crear panells laminats, el costat tractat s'uneix al dielèctric i el costat rugós sobrant roman exposat. El costat exposat no necessitarà cap rugositat addicional abans del gravat; ja tindrà prou resistència per unir-se a la següent capa de l'apilament de PCB.

Tres variacions de làmina de coure tractada inversament inclouen:

Làmina de coure d'elongació d'alta temperatura (HTE): Es tracta d'una làmina de coure electrodepositada que compleix amb les especificacions IPC-4562 Grau 3. La cara exposada també es tracta amb una barrera d'oxidació per evitar la corrosió durant l'emmagatzematge.
Làmina doblement tractada: en aquesta làmina de coure, el tractament s'aplica a les dues cares de la pel·lícula. Aquest material de vegades s'anomena làmina tractada al costat del tambor.
Coure resistiu: Normalment no es classifica com a coure tractat superficialment. Aquesta làmina de coure utilitza un recobriment metàl·lic sobre el costat mat del coure, que després s'aspra fins al nivell desitjat.
L'aplicació del tractament superficial en aquests materials de coure és senzilla: la làmina es roda a través de banys d'electròlits addicionals que apliquen un recobriment secundari de coure, seguit d'una capa de barrera i, finalment, una capa de pel·lícula anti-oxidació.

làmina de coure PCB

Processos de tractament superficial per a làmines de coure. [Font: Pytel, Steven G., et al. "Anàlisi dels tractaments de coure i els efectes sobre la propagació del senyal". A la 58a Conferència de Tecnologia i Components Electrònics de 2008, pàg. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Amb aquests processos, teniu un material que es pot utilitzar fàcilment en el procés estàndard de fabricació de plaques amb un processament addicional mínim.

Coure laminat i recuit

Les làmines de coure laminades i recuites passen un rotlle de làmina de coure a través d'un parell de rodets, que laminaran en fred la làmina de coure fins al gruix desitjat. La rugositat de la làmina resultant variarà en funció dels paràmetres de laminació (velocitat, pressió, etc.).

La làmina resultant pot ser molt llisa, i les estries són visibles a la superfície de la làmina de coure laminada i recuita. Les imatges següents mostren una comparació entre una làmina de coure electrodepositada i una làmina laminada i recuita.

Comparació de làmines de coure PCB

Comparació de làmines electrodepositades i làmines laminades i recuites.
Coure de perfil baix
Aquest no és necessàriament un tipus de làmina de coure que fabricaríeu amb un procés alternatiu. El coure de perfil baix és coure electrodepositat que es tracta i modifica amb un procés de micro-rugositat per proporcionar una rugositat mitjana molt baixa amb una rugositat suficient per a l'adhesió al substrat. Els processos de fabricació d'aquestes làmines de coure solen ser patentats. Aquestes làmines sovint es classifiquen com a perfil ultrabaix (ULP), perfil molt baix (VLP) i simplement perfil baix (LP, rugositat mitjana d'aproximadament 1 micra).

Articles relacionats:

Per què s'utilitza làmina de coure en la fabricació de PCB?

Làmina de coure utilitzada en plaques de circuits impresos