A industria de materiais de PCB pasou moito tempo desenvolvendo materiais que proporcionan a menor perda de sinal posible. Para deseños de alta velocidade e alta frecuencia, as perdas limitarán a distancia de propagación do sinal e distorsionarán os sinais, e creará unha desviación de impedancia que se pode ver nas medicións TDR. Como deseñamos calquera placa de circuíto impreso e desenvolvemos circuítos que funcionan a frecuencias máis altas, pode ser tentador optar polo cobre máis suave posible en todos os deseños que crees.

Aínda que é certo que a rugosidade do cobre crea unha desviación e perdas de impedancia adicionais, ¿que tan suave debe ser realmente a súa folla de cobre? Hai algúns métodos sinxelos que podes usar para superar as perdas sen seleccionar cobre ultrasuave para cada deseño? Veremos estes puntos neste artigo, así como o que podes buscar se comezas a mercar materiais de acumulación de PCB.

Tipos deLámina de cobre PCB

Normalmente, cando falamos de cobre en materiais de PCB, non falamos do tipo específico de cobre, só falamos da súa rugosidade. Diferentes métodos de deposición de cobre producen películas con diferentes valores de rugosidade, que se poden distinguir claramente nunha imaxe de microscopio electrónico de varrido (SEM). Se vai funcionar a altas frecuencias (normalmente 5 GHz WiFi ou superior) ou a altas velocidades, preste atención ao tipo de cobre especificado na súa folla de datos do material.

Ademais, asegúrate de comprender o significado dos valores Dk nunha folla de datos. Mira esta discusión de podcast con John Coonrod de Rogers para obter máis información sobre as especificacións de Dk. Con isto en mente, vexamos algúns dos diferentes tipos de follas de cobre PCB.

Electrodepositado

Neste proceso, un tambor faise xirar a través dunha solución electrolítica e úsase unha reacción de electrodeposición para "crecer" a folla de cobre no tambor. A medida que o tambor xira, a película de cobre resultante envólvese lentamente nun rolo, dando unha folla continua de cobre que posteriormente se pode enrolar nun laminado. O lado do tambor do cobre coincidirá esencialmente coa rugosidade do tambor, mentres que o lado exposto será moito máis rugoso.

Lámina de cobre para PCB electrodepositado

Produción de cobre electrodepositado.
Para ser usado nun proceso estándar de fabricación de PCB, o lado áspero do cobre unirase primeiro a un dieléctrico de resina de vidro. O cobre exposto restante (lado do tambor) terá que ser intencionadamente rugoso químicamente (por exemplo, con gravado por plasma) antes de poder usarse no proceso estándar de laminación de cobre revestido. Isto garantirá que se poida unir á seguinte capa da pila de PCB.

Cobre electrodepositado tratado en superficie

Non coñezo o mellor termo que englobe todos os diferentes tipos de superficies tratadasfollas de cobre, así o título anterior. Estes materiais de cobre son máis coñecidos como láminas tratadas inversamente, aínda que hai outras dúas variacións dispoñibles (ver máis abaixo).

As follas tratadas inversamente usan un tratamento superficial que se aplica ao lado liso (lado do tambor) dunha folla de cobre electrodepositada. Unha capa de tratamento é só un revestimento fino que intencionadamente endurece o cobre, polo que terá unha maior adhesión a un material dieléctrico. Estes tratamentos tamén actúan como barreira de oxidación que evita a corrosión. Cando este cobre se usa para crear paneis laminados, o lado tratado únese ao dieléctrico e o lado rugoso restante permanece exposto. O lado exposto non necesitará ningunha rugosidade adicional antes do gravado; xa terá a forza suficiente para unirse á seguinte capa da pila de PCB.

Tres variacións na folla de cobre tratada inversamente inclúen:

Lámina de cobre de alongamento a alta temperatura (HTE): esta é unha lámina de cobre electrodepositado que cumpre coas especificacións IPC-4562 Grao 3. A cara exposta tamén está tratada cunha barreira de oxidación para evitar a corrosión durante o almacenamento.
Lámina de dobre tratamento: nesta lámina de cobre, o tratamento aplícase a ambos os dous lados da película. Este material ás veces chámase folla tratada no lado do tambor.
Cobre resistivo: normalmente non se clasifica como cobre tratado superficialmente. Esta lámina de cobre usa un revestimento metálico sobre o lado mate do cobre, que despois é rugoso ata o nivel desexado.
A aplicación do tratamento de superficie nestes materiais de cobre é sinxela: a folla enrólase a través de baños de electrólitos adicionais que aplican un recubrimento de cobre secundario, seguido dunha capa de semente de barreira e, finalmente, unha capa de película antideslucido.

Lámina de cobre para PCB

Procesos de tratamento de superficies para follas de cobre. [Fonte: Pytel, Steven G., et al. "Análise dos tratamentos de cobre e os efectos na propagación do sinal". En 2008 58a Xornada de Compoñentes Electrónicos e Tecnoloxía, pp. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Con estes procesos, ten un material que se pode usar facilmente no proceso de fabricación de placas estándar cun procesamento adicional mínimo.

Cobre recocido laminado

As follas de cobre recocidas laminadas pasarán un rolo de follas de cobre a través dun par de rolos, que enrolarán a folla de cobre en frío ata o grosor desexado. A rugosidade da folla de folla resultante variará dependendo dos parámetros de laminación (velocidade, presión, etc.).

A folla resultante pode ser moi lisa e as estrías son visibles na superficie da folla de cobre recocida laminada. As imaxes de abaixo mostran unha comparación entre unha folla de cobre electrodepositada e unha lámina recocida laminada.

Comparación de follas de cobre PCB

Comparación de follas electrodepositadas fronte a follas recocidas laminadas.
Cobre de perfil baixo
Este non é necesariamente un tipo de folla de cobre que fabricarías cun proceso alternativo. O cobre de perfil baixo é cobre electrodepositado que é tratado e modificado cun proceso de micro-rugosidade para proporcionar unha rugosidade media moi baixa cunha rugosidade suficiente para a adhesión ao substrato. Os procesos de fabricación destas follas de cobre son normalmente propietarios. Estas láminas adoitan clasificarse como de perfil ultra baixo (ULP), perfil moi baixo (VLP) e simplemente de perfil baixo (LP, rugosidade media de aproximadamente 1 micra).

Artigos relacionados:

Por que se usa a folla de cobre na fabricación de PCB?

Folla de cobre usada en placas de circuíto impreso