Tipi di fogli di rame PCB per design ad alta frequenza

L'industria dei materiali per PCB ha dedicato molto tempo allo sviluppo di materiali che forniscano la minore perdita di segnale possibile.Per i progetti ad alta velocità e alta frequenza, le perdite limiteranno la distanza di propagazione del segnale e distorceranno i segnali e creeranno una deviazione dell'impedenza che può essere vista nelle misurazioni TDR.Poiché progettiamo qualsiasi circuito stampato e sviluppiamo circuiti che funzionano a frequenze più elevate, potrebbe essere allettante optare per il rame più liscio possibile in tutti i progetti che crei.

FILO DI RAME PCB (2)

Sebbene sia vero che la rugosità del rame crea ulteriori deviazioni e perdite di impedenza, quanto deve essere liscia la tua lamina di rame?Ci sono alcuni semplici metodi che puoi utilizzare per superare le perdite senza selezionare rame ultra liscio per ogni progetto?Esamineremo questi punti in questo articolo, oltre a ciò che puoi cercare se inizi a fare acquisti per i materiali di impilamento PCB.

Tipi diLamina 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 del rame producono pellicole con diversi valori di rugosità, che possono essere chiaramente distinti in un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM).Se opererai ad alte frequenze (normalmente WiFi a 5 GHz o superiore) o ad alte velocità, presta attenzione al tipo di rame specificato nella scheda tecnica del materiale.

Inoltre, assicurati di comprendere il significato dei valori Dk in un foglio dati.Guarda questa discussione in 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 fogli di rame PCB.

Elettrodepositato

In questo processo, un tamburo viene fatto girare attraverso una soluzione elettrolitica e viene utilizzata una reazione di elettrodeposizione per "far crescere" la lamina di rame sul tamburo.Mentre il tamburo ruota, la pellicola di rame risultante viene lentamente avvolta su un rullo, formando un foglio continuo di rame che può essere successivamente arrotolato su un laminato.Il lato del tamburo del rame corrisponderà essenzialmente alla rugosità del tamburo, mentre il lato esposto sarà molto più ruvido.

Foglio di rame PCB elettrodepositato

Produzione di rame elettrodepositato.
Per poter essere utilizzato in un processo standard di fabbricazione di PCB, il lato ruvido del rame verrà prima legato a un dielettrico in vetroresina.Il rame esposto rimanente (lato tamburo) dovrà essere intenzionalmente irruvidito chimicamente (ad es. con incisione al plasma) prima di poter essere utilizzato nel processo di laminazione rivestito di rame standard.Ciò garantirà che possa essere incollato allo strato successivo nella pila di PCB.

Rame elettrodepositato con trattamento superficiale

Non conosco il termine migliore che racchiuda tutte le diverse tipologie di superficie trattatalamine di rame, quindi il titolo precedente.Questi materiali in rame sono meglio conosciuti come lamine trattate al contrario, sebbene siano disponibili altre due varianti (vedi sotto).

Le lamine trattate in senso inverso utilizzano un trattamento superficiale che viene applicato al lato liscio (lato tamburo) di un foglio di rame elettrodepositato.Uno strato di trattamento è solo un rivestimento sottile che irruvidisce intenzionalmente il rame, quindi avrà una maggiore adesione a un materiale dielettrico.Questi trattamenti fungono anche da barriera all'ossidazione che previene la corrosione.Quando questo rame viene utilizzato per creare pannelli laminati, la parte trattata viene incollata al dielettrico e la parte ruvida rimanente rimane esposta.Il lato esposto non necessita di ulteriore irruvidimento prima dell'incisione;avrà già abbastanza forza per legarsi allo strato successivo nella pila di PCB.

FILO DI RAME PCB (4)

Tre variazioni sulla lamina di rame trattata al contrario includono:

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

Foglio di rame PCB

Processi di trattamento superficiale per lamine di rame.[Fonte: Pytel, Steven G., et al."Analisi dei trattamenti del rame e degli effetti sulla propagazione del segnale".Nel 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, pp. 1144-1149.IEEE, 2008.]
Con questi processi, si dispone di un materiale che può essere facilmente utilizzato nel processo standard di fabbricazione della scheda con un'ulteriore lavorazione minima.

Rame ricotto laminato

I fogli di rame ricotto laminato faranno passare un rotolo di foglio di rame attraverso una coppia di rulli, che lamineranno a freddo il foglio di rame allo spessore desiderato.La rugosità del foglio risultante varierà a seconda dei parametri di laminazione (velocità, pressione, ecc.).

 

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

Confronto della lamina di rame PCB

Confronto tra fogli elettrodepositati e laminati ricotti.
Rame a basso profilo
Questo non è necessariamente un tipo di foglio di rame che fabbricheresti con un processo alternativo.Il rame a basso profilo è rame elettrodepositato che viene trattato e modificato con un processo di microirruvidimento per fornire una rugosità media molto bassa con un irruvidimento sufficiente per l'adesione al supporto.I processi per la produzione di questi fogli di rame sono normalmente proprietari.Queste lamine sono spesso classificate come profilo ultra basso (ULP), profilo molto basso (VLP) e semplicemente profilo basso (LP, rugosità media di circa 1 micron).

 

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Tempo di pubblicazione: 16-giu-2022