L'industria dei materiali PCB ha trascorso notevoli quantità di tempo per sviluppare materiali che forniscono la più bassa perdita del segnale possibile. Per progetti ad alta velocità e ad alta frequenza, le perdite limiteranno la distanza di propagazione del segnale e distorcerà i segnali e creerà una deviazione di impedenza che può essere vista nelle misurazioni TDR. Man mano che progettiamo qualsiasi circuito stampato e sviluppiamo circuiti che operano a frequenze più alte, potrebbe essere allettante optare per il rame più liscio possibile in tutti i progetti che crea.

Mentre è vero che la rugosità del rame crea ulteriori deviazioni e perdite di impedenza, quanto è liscio il tuo foglio di rame deve davvero essere? Ci sono alcuni semplici metodi che puoi usare per superare le perdite senza selezionare il rame ultra-liscio per ogni design? Esamineremo questi punti in questo articolo, oltre a ciò che puoi cercare se inizi a fare acquisti per i materiali PCB Stackup.

Tipi diPellicola di rame PCB

Normalmente quando parliamo di rame sui materiali PCB, non parliamo del tipo specifico di rame, parliamo solo della sua rugosità. Diversi metodi di deposizione di rame producono film con diversi valori di rugosità, che possono essere chiaramente distinti in un'immagine di microscopio elettronico a scansione (SEM). Se hai intenzione di operare ad alte frequenze (normalmente WiFi a 5 GHz o superiore) o ad alta velocità, presta attenzione al tipo di rame specificato nel foglio dati del materiale.

Inoltre, assicurati di comprendere il significato dei valori DK in un foglio dati. Guarda questa discussione sul podcast con John Coonrod di Rogers per saperne di più sulle specifiche DK. Con questo in mente, diamo un'occhiata ad alcuni dei diversi tipi di lamina di rame PCB.

Elettrodepositato

In questo processo, un tamburo viene girato attraverso una soluzione elettrolitica e una reazione di elettrodeposizione viene utilizzata per "coltivare" il foglio di rame sul tamburo. Mentre il tamburo ruota, il film di rame risultante viene lentamente avvolto su un rullo, dando un foglio continuo di rame che può successivamente essere arrotolato su un laminato. Il lato del tamburo del rame corrisponderà essenzialmente alla rugosità del tamburo, mentre il lato esposto sarà molto più ruvido.

Rame elettrodeposited PCB

Produzione di rame elettrodepositato.
Per essere utilizzato in un processo di fabbricazione di PCB standard, il lato ruvido del rame verrà prima legato a un dielettrico di resina di vetro. Il restante rame esposto (lato tamburo) dovrà essere intenzionalmente irruvidito chimicamente (ad es. Con incisione al plasma) prima che possa essere utilizzato nel processo di laminazione rivestita di rame standard. Ciò assicurerà che possa essere legato al livello successivo nello stackup del PCB.

Rame elettrodepositato trattato in superficie

Non conosco il termine migliore che comprende tutti i diversi tipi di superficie trattatifogli di rame, quindi l'intestazione sopra. Questi materiali di rame sono meglio noti come lamine trattate inverse, sebbene siano disponibili altre due varianti (vedi sotto).

Le lamine trattate inverse utilizzano un trattamento superficiale che viene applicato sul lato liscio (lato tamburo) di un foglio di rame elettrodepositato. Uno strato di trattamento è solo un rivestimento sottile che intenzionalmente maltratta il rame, quindi avrà una maggiore adesione a un materiale dielettrico. Questi trattamenti agiscono anche come una barriera di ossidazione che impedisce la corrosione. Quando questo rame viene utilizzato per creare pannelli laminati, il lato trattato è legato al dielettrico e il lato ruvido rimanente rimane esposto. Il lato esposto non avrà bisogno di ulteriori mal di incudo prima di incidere; Avrà già abbastanza forza per legarsi al livello successivo nello stackup del PCB.

Tre variazioni sulla foglio di rame trattato inverso includono:

Foglio di rame di allungamento ad alta temperatura (HTE): si tratta di un foglio di rame elettrodepositato che è conforme alle specifiche IPC-4562 di grado 3. La faccia esposta viene anche trattata con una barriera di ossidazione per prevenire la corrosione durante lo stoccaggio.
Foglio a doppio trattamento: in questo foglio di rame, il trattamento viene applicato su entrambi i lati del film. Questo materiale è talvolta chiamato lamina trattata sul lato tamburo.
Rame resistivo: questo non è normalmente classificato come rame trattato con superficie. Questo foglio di rame utilizza un rivestimento metallico sul lato opaco del rame, che viene quindi irruvidito al livello desiderato.
L'applicazione del trattamento superficiale in questi materiali in rame è semplice: la lamina viene arrotolata attraverso ulteriori bagni di elettroliti che applicano una placcatura di rame secondaria, seguita da uno strato di semi di barriera e infine uno strato di film anti-targa.

Pellicola di rame PCB

Processi di trattamento superficiale per fogli di rame. [Fonte: Pytel, Steven G., et al. "Analisi dei trattamenti in rame e effetti sulla propagazione del segnale." Nel 2008 58 ° CONFERENZA ELETTRONICA COMPONENTI E TECNOLOGIA, pagg. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Con questi processi, si dispone di un materiale che può essere facilmente utilizzato nel processo di fabbricazione della scheda standard con un'elaborazione aggiuntiva minima.

Rame arrotolato

Le lamine di rame ad anne arrotolate passano un rotolo di lamina di rame attraverso un paio di rulli, che rimuoverà a freddo il foglio di rame allo spessore desiderato. La rugosità del foglio di pellicola risultante varierà a seconda dei parametri di rotazione (velocità, pressione, ecc.).

Il foglio risultante può essere molto liscio e le striature sono visibili sulla superficie del foglio di rame laminato. Le immagini seguenti mostrano un confronto tra un foglio di rame elettrodepositato e un foglio lateato.

Confronto di lamina di rame PCB

Confronto tra fogli elettrodepositi rispetto a laminato.
Rame di basso profilo
Questo non è necessariamente un tipo di lamina di rame che faresti con un processo alternativo. Il rame di basso profilo è un rame elettrodepositato che viene trattato e modificato con un processo di micro-rughening per fornire una rugosità media molto bassa con sufficiente ingrossamento per l'adesione al substrato. I processi per la produzione di queste lamine di rame sono normalmente proprietari. Queste fogli sono spesso classificate come profilo ultra-basso (ULP), profilo molto basso (VLP) e semplicemente a basso profilo (LP, circa 1 rugosità media di micron).

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