A indústria de materiais de PCB gastou quantidades significativas de tempo desenvolvendo materiais que fornecem menor perda de sinal possível. Para projetos de alta velocidade e alta frequência, as perdas limitam a distância de propagação do sinal e distorcem sinais, e criarão um desvio de impedância que pode ser visto nas medições de TDR. À medida que projetamos qualquer placa de circuito impresso e desenvolvemos circuitos que operam em frequências mais altas, pode ser tentador optar pelo cobre mais suave possível em todos os designs que você criar.

Embora seja verdade que a rugosidade de cobre cria desvio e perdas adicionais de impedância, quão suave o seu alumínio de cobre realmente precisa ser? Existem alguns métodos simples que você pode usar para superar perdas sem selecionar cobre ultra-suave para cada design? Veremos esses pontos deste artigo, bem como o que você pode procurar se começar a comprar materiais de empilhamento de PCB.

Tipos deFolha de cobre PCB

Normalmente, quando falamos sobre cobre em materiais de PCB, não falamos sobre o tipo específico de cobre, apenas falamos sobre sua aspereza. Diferentes métodos de deposição de cobre produzem filmes com diferentes valores de rugosidade, que podem ser claramente distinguidos em uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM). Se você estiver operando em altas frequências (normalmente wifi de 5 GHz ou acima) ou em alta velocidade, preste atenção ao tipo de cobre especificado na folha de dados de material.

Além disso, compreenda o significado dos valores de DK em uma folha de dados. Assista a esta discussão do podcast com John Coonrod, da Rogers, para saber mais sobre as especificações da DK. Com isso em mente, vejamos alguns dos diferentes tipos de folha de cobre da PCB.

Eletrodepositado

Nesse processo, um tambor é girado através de uma solução eletrolítica e uma reação de eletrodeposição é usada para "cultivar" a folha de cobre no tambor. À medida que o tambor gira, o filme de cobre resultante é lentamente envolvido em um rolo, dando uma folha contínua de cobre que pode ser rolada posteriormente em um laminado. O lado do tambor do cobre corresponderá essencialmente à rugosidade do tambor, enquanto o lado exposto será muito mais áspero.

Folha de cobre de PCB eletrodepositada

Produção de cobre eletrodepositada.
Para ser usado em um processo padrão de fabricação de PCB, o lado áspero do cobre será ligado primeiro a um dielétrico de resina de vidro. O restante de cobre exposto (lado do tambor) precisará ser intencionalmente áspero quimicamente (por exemplo, com gravação plasmática) antes que possa ser usado no processo padrão de laminação de cobre. Isso garantirá que ele possa ser ligado à próxima camada no pbb pilha.

Cobre eletrodepositado tratado na superfície

Não sei o melhor termo que abrange todos os diferentes tipos de superfície tratadosFolhas de cobre, assim o cabeçalho acima. Esses materiais de cobre são mais conhecidos como folhas tratadas reversas, embora duas outras variações estejam disponíveis (veja abaixo).

As folhas tratadas reversas usam um tratamento de superfície que é aplicado ao lado liso (lado do tambor) de uma folha de cobre eletrodepositada. Uma camada de tratamento é apenas um revestimento fino que intencionalmente afasta o cobre, por isso terá maior adesão a um material dielétrico. Esses tratamentos também atuam como uma barreira de oxidação que impede a corrosão. Quando este cobre é usado para criar painéis laminados, o lado tratado é ligado ao dielétrico e o lado áspero restante permanece exposto. O lado exposto não precisará de um desbaste adicional antes da gravação; Ele já terá força suficiente para se unir à próxima camada na pilha de PCB.

Três variações na folha de cobre tratadas reversas incluem:

Folha de cobre de alta temperatura (HTE): Esta é uma folha de cobre eletrodepositada que cumpre as especificações IPC-4562 Grau 3. A face exposta também é tratada com uma barreira de oxidação para evitar a corrosão durante o armazenamento.
Folha de traida dupla: nesta folha de cobre, o tratamento é aplicado a ambos os lados do filme. Às vezes, esse material é chamado de folha tratada com tambor.
Cobre resistivo: Isso normalmente não é classificado como um cobre tratado na superfície. Esta folha de cobre usa um revestimento metálico sobre o lado fosco do cobre, que é então áspero ao nível desejado.
A aplicação de tratamento de superfície nesses materiais de cobre é direta: a folha é enrolada através de banhos eletrolíticos adicionais que aplicam um revestimento de cobre secundário, seguido por uma camada de semente de barreira e, finalmente, uma camada de filme anti-afundado.

Folha de cobre PCB

Processos de tratamento de superfície para folhas de cobre. [Fonte: Pytel, Steven G., et al. "Análise dos tratamentos de cobre e os efeitos na propagação do sinal". Em 2008, 58ª Conferência de Componentes e Tecnologia eletrônicos, pp. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Com esses processos, você tem um material que pode ser facilmente usado no processo de fabricação de placa padrão com um processamento adicional mínimo.

Cobre rolo-renovado

As folhas de cobre com relevos enrolados passarão um rolo de papel alumínio de cobre através de um par de rolos, que irá atingir a folha de cobre na espessura desejada. A rugosidade da folha de papel alumínio resultante varia dependendo dos parâmetros de rolamento (velocidade, pressão, etc.).

A folha resultante pode ser muito lisa e as estrias são visíveis na superfície da folha de cobre com release. As imagens abaixo mostram uma comparação entre uma folha de cobre eletrodepositada e uma folha rolada.

Comparação de folha de cobre de PCB

Comparação de folhas eletrodepositadas versus laminadas.
Cobre de baixo perfil
Este não é necessariamente um tipo de folha de cobre que você fabricaria com um processo alternativo. O cobre de baixo perfil é o cobre eletrodepositado que é tratado e modificado com um processo de micro-afilamento para fornecer rugosidade média muito baixa com rugosidade suficiente para adesão ao substrato. Os processos para fabricar essas folhas de cobre são normalmente proprietários. Essas folhas são frequentemente categorizadas como perfil ultra-baixo (ULP), perfil muito baixo (VLP) e simplesmente de baixo perfil (LP, aproximadamente 1 mícron rugosidade média).

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