La indústria dels materials de PCB ha dedicat una quantitat significativa de temps desenvolupant materials que proporcionin la menor pèrdua de senyal possible. Per a dissenys d'alta velocitat i alta freqüència, les pèrdues limitaran la distància de propagació del senyal i distorsionaran els senyals, i crearà una desviació d'impedància que es pot veure en les mesures TDR. A mesura que dissenyem qualsevol placa de circuit imprès i desenvolupem circuits que operen 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 i pèrdues addicionals d'impedància, quina suavitat ha de ser realment la vostra làmina de coure? Hi ha alguns mètodes senzills que podeu utilitzar per superar les pèrdues sense seleccionar coure ultra suau per a cada disseny? Veurem aquests punts en aquest article, així com què podeu cercar 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. Els 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 d'escaneig (SEM). Si treballareu a freqüències altes (normalment 5 GHz WiFi o superior) o a altes velocitats, presteu atenció al tipus de coure especificat a la fitxa de dades del vostre material.

A més, assegureu-vos d'entendre el significat dels valors Dk en un full de dades. Mireu aquesta discussió de podcast amb John Coonrod de Rogers per obtenir més informació sobre les especificacions de Dk. Tenint això en compte, mirem alguns dels diferents tipus de làmines de coure PCB.

Electrodipositat

En aquest procés, un tambor es fa girar a través d'una solució electrolítica i s'utilitza una reacció d'electrodeposició per "creixer" la làmina de coure al tambor. A mesura que el tambor gira, la pel·lícula de coure resultant s'embolica lentament sobre un corró, donant una làmina contínua de coure que després 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 electrodepositat

Producció de coure electrodepositat.
Per utilitzar-lo en un procés estàndard de fabricació de PCB, el costat rugós del coure s'unirà primer a un dielèctric de resina de vidre. El coure exposat restant (costat del tambor) s'haurà de rugir intencionadament químicament (p. ex., amb gravat per plasma) abans que es pugui utilitzar en el procés estàndard de laminació de coure. Això garantirà que es pugui unir a la següent capa de l'apilament de PCB.

Coure electrodepositat amb tractament superficial

No conec el millor terme que englobi tots els diferents tipus de superfícies tractadeslàmines de coure, per tant l'encapçalament anterior. Aquests materials de coure són més coneguts com a làmines tractades inversament, encara que hi ha altres dues variacions 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 només un recobriment prim que intencionadament aspre el coure, de manera que tindrà una major adherència a un material dielèctric. Aquests tractaments també actuen com a barrera d'oxidació que prevé la corrosió. Quan aquest coure s'utilitza per crear panells laminats, el costat tractat s'uneix al dielèctric i el costat rugós restant queda exposat. El costat exposat no necessitarà cap rugositat addicional abans del gravat; ja tindrà prou força per unir-se a la següent capa de l'apilament de PCB.

Tres variacions de la làmina de coure tractada inversament inclouen:

Làmina de coure d'allargament a alta temperatura (HTE): aquesta és una làmina de coure electrodepositada que compleix les especificacions IPC-4562 de grau 3. La cara exposada també es tracta amb una barrera d'oxidació per evitar la corrosió durant l'emmagatzematge.
Làmina de doble tractament: 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 resistent: normalment no es classifica com a coure amb tractament superficial. Aquesta làmina de coure utilitza un recobriment metàl·lic sobre el costat mat del coure, que després es fa rugós fins al nivell desitjat.
L'aplicació del tractament superficial en aquests materials de coure és senzilla: la làmina s'enrotlla a través de banys d'electròlits addicionals que apliquen un revestiment de coure secundari, seguit d'una capa de llavors de barrera i, finalment, una capa de pel·lícula anti-envelliment.

Làmina de coure PCB

Processos de tractament superficial de làmines de coure. [Font: Pytel, Steven G., et al. "Anàlisi dels tractaments de coure i els efectes sobre la propagació del senyal". L'any 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, pàgs. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Amb aquests processos, teniu un material que es pot utilitzar fàcilment en el procés de fabricació de taulers estàndard amb un processament addicional mínim.

Coure enrotllat-recuit

Les làmines de coure recobertes enrotllades passaran un rotlle de làmina de coure a través d'un parell de corrons, que enrotllaran 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 recoberta. Les imatges següents mostren una comparació entre una làmina de coure electrodepositada i una làmina recoberta enrotllada.

Comparació de làmines de coure PCB

Comparació de làmines electrodepositades amb làmines recobertes enrotllades.
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 un coure electrodepositat que es tracta i es modifica amb un procés de micro-aspresor 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 són normalment propietaris. Aquestes làmines sovint es classifiquen com a perfil ultra baix (ULP), perfil molt baix (VLP) i simplement de perfil baix (LP, aproximadament 1 micra de rugositat mitjana).

Articles relacionats:

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

Làmina de coure utilitzada a la placa de circuit imprès