A indústria de materiais para PCB dedicou um tempo considerável ao desenvolvimento de materiais que proporcionam a menor perda de sinal possível. Em projetos de alta velocidade e alta frequência, as perdas limitam a distância de propagação do sinal e distorcem os sinais, além de criar um desvio de impedância que pode ser observado 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 liso possível em todos os projetos que você cria.

Embora seja verdade que a rugosidade do cobre cria desvios de impedância e perdas adicionais, quão lisa a sua folha de cobre realmente precisa ser? Existem métodos simples que você pode usar para superar as perdas sem selecionar cobre ultraliso para todos os projetos? Abordaremos esses pontos neste artigo, bem como o que você pode procurar ao começar a comprar materiais para empilhamento de PCBs.

Tipos deFolha de cobre para PCB

Normalmente, quando falamos sobre cobre em materiais de PCB, não nos referimos ao tipo específico de cobre, mas apenas à sua rugosidade. 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 (MEV). Se você for operar em altas frequências (normalmente 5 GHz WiFi ou superior) ou em altas velocidades, preste atenção ao tipo de cobre especificado na ficha técnica do seu material.

Além disso, certifique-se de entender o significado dos valores Dk em uma folha de dados. Assista a este podcast com John Coonrod, da Rogers, para saber mais sobre as especificações Dk. Com isso em mente, vamos analisar alguns dos diferentes tipos de folhas de cobre para PCB.

Eletrodepositado

Nesse processo, um tambor é girado através de uma solução eletrolítica, e uma reação de eletrodeposição é usada para "crescer" a folha de cobre no tambor. À medida que o tambor gira, a película de cobre resultante é lentamente enrolada em um rolo, resultando em uma folha contínua de cobre que pode posteriormente ser laminada. O lado do tambor com o cobre terá essencialmente a mesma rugosidade do tambor, enquanto o lado exposto será muito mais rugoso.

Folha de cobre eletrodepositada para PCB

Produção de cobre eletrodepositado.
Para ser utilizado em um processo padrão de fabricação de PCB, o lado rugoso do cobre será primeiro colado a um dielétrico de vidro-resina. O cobre exposto restante (lado do tambor) precisará ser intencionalmente tornado rugoso quimicamente (por exemplo, com ataque químico por plasma) antes de poder ser utilizado no processo padrão de laminação revestida de cobre. Isso garantirá que ele possa ser colado à próxima camada da pilha de PCBs.

Cobre eletrodepositado com tratamento de superfície

Não conheço o melhor termo que englobe todos os diferentes tipos de superfícies tratadasfolhas de cobre, daí o título acima. Esses materiais de cobre são mais conhecidos como folhas com tratamento reverso, embora duas outras variações estejam disponíveis (veja abaixo).

As folhas com tratamento reverso utilizam um tratamento de superfície aplicado ao lado liso (lado do tambor) de uma chapa de cobre eletrodepositada. Uma camada de tratamento nada mais é do que uma fina camada que intencionalmente torna o cobre áspero, para que ele tenha maior adesão a um material dielétrico. Esses tratamentos também atuam como uma barreira à oxidação, prevenindo a corrosão. Quando esse cobre é usado para criar painéis laminados, o lado tratado é colado ao dielétrico e o lado áspero restante permanece exposto. O lado exposto não precisará de nenhum tratamento adicional de rugosidade antes da gravação; ele já terá resistência suficiente para se unir à próxima camada na pilha de PCBs.

Três variações de folha de cobre tratada reversamente incluem:

Folha de cobre com alongamento em alta temperatura (HTE): Trata-se de uma folha de cobre eletrodepositada que atende às especificações IPC-4562 Grau 3. A face exposta também é tratada com uma barreira de oxidação para evitar corrosão durante o armazenamento.
Folha duplamente tratada: nesta folha de cobre, o tratamento é aplicado em ambos os lados do filme. Este material às vezes é chamado de folha duplamente tratada no lado do tambor.
Cobre resistivo: Normalmente não é classificado como cobre com tratamento de superfície. Esta folha de cobre utiliza um revestimento metálico sobre o lado fosco do cobre, que é então tornado áspero até o nível desejado.
A aplicação do tratamento de superfície nesses materiais de cobre é simples: a folha é passada por banhos de eletrólitos adicionais que aplicam um revestimento de cobre secundário, seguido por uma camada de barreira e, finalmente, uma camada de filme antimanchas.

Folha de cobre para PCB

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

Cobre Laminado-Recozido

Para a laminação de folhas de cobre recozidas, um rolo de folha de cobre passa por um par de rolos, que laminam a frio a folha de cobre até a espessura desejada. A rugosidade da folha resultante varia de acordo com os parâmetros de laminação (velocidade, pressão, etc.).

A folha resultante pode ser muito lisa, e estrias são visíveis na superfície da folha de cobre recozida por laminação. As imagens abaixo mostram uma comparação entre uma folha de cobre eletrodepositada e uma folha recozida por laminação.

Comparação de folhas de cobre para PCB

Comparação de folhas eletrodepositadas e recozidas 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 cobre eletrodepositado que é tratado e modificado com um processo de microrugosidade para fornecer rugosidade média muito baixa, com rugosidade suficiente para adesão ao substrato. Os processos de fabricação dessas folhas de cobre normalmente são patenteados. Essas folhas são frequentemente categorizadas como perfil ultrabaixo (ULP), perfil muito baixo (VLP) e simplesmente perfil baixo (LP, com rugosidade média de aproximadamente 1 mícron).

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