A indústria de materiais PCB gastou muito tempo desenvolvendo materiais que proporcionam a menor perda de sinal possível. Para projetos de alta velocidade e alta frequência, as perdas limitarão a distância de propagação do sinal e distorcerão os sinais, além de criarem 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 projetos que você criar.

Embora seja verdade que a rugosidade do cobre cria desvios e perdas adicionais de impedância, quão lisa sua folha de cobre realmente precisa ser? Existem alguns métodos simples que você pode usar para superar perdas sem selecionar cobre ultraliso para cada projeto? Veremos esses pontos neste 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 de cobre em materiais PCB, não falamos sobre o tipo específico de cobre, falamos apenas sobre 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 WiFi de 5 GHz ou superior) ou em altas velocidades, preste atenção ao tipo de cobre especificado na folha de dados do material.

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

Eletrodepositado

Neste 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, o filme de cobre resultante é enrolado lentamente em um rolo, formando uma folha contínua de cobre que pode posteriormente ser enrolada 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 PCB eletrodepositada

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

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 usam um tratamento de superfície aplicado ao lado liso (lado do tambor) de uma folha de cobre eletrodepositada. Uma camada de tratamento é apenas um revestimento fino que torna o cobre intencionalmente áspero, para que tenha maior adesão a um material dielétrico. Esses tratamentos também atuam como uma barreira à oxidação que evita a corrosão. Quando esse 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 necessitará de rugosidade adicional antes do ataque químico; ele já terá força suficiente para se ligar à próxima camada do empilhamento de PCB.

Três variações na folha de cobre com tratamento reverso incluem:

Folha de cobre com alongamento em alta temperatura (HTE): Esta é 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 com tratamento duplo: Nesta folha de cobre, o tratamento é aplicado em ambos os lados do filme. Este material é às vezes chamado de folha tratada no lado do tambor.
Cobre resistivo: Normalmente não é classificado como cobre com superfície tratada. Esta folha de cobre utiliza um revestimento metálico sobre o lado fosco do cobre, que é então rugoso até o nível desejado.
A aplicação do tratamento de superfície nesses materiais de cobre é simples: a folha é enrolada através de banhos eletrolíticos adicionais que aplicam um revestimento secundário de cobre, seguido por uma camada de semente de barreira e, finalmente, uma camada de filme antimanchas.

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 Eletrônicos e Tecnologia, pp. IEEE, 2008.]
Com esses processos, você tem um material que pode ser facilmente utilizado no processo de fabricação de placas padrão com processamento adicional mínimo.

Cobre laminado e recozido

As folhas de cobre laminadas e recozidas passarão um rolo de folha de cobre por um par de rolos, que laminarão a frio a folha de cobre até a espessura desejada. A rugosidade da folha resultante irá variar dependendo dos parâmetros de laminação (velocidade, pressão, etc.).

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

Comparação de folha de cobre PCB

Comparação entre folhas eletrodepositadas e recozidas.
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-rugosidade para fornecer rugosidade média muito baixa com rugosidade suficiente para adesão ao substrato. Os processos de fabricação dessas folhas de cobre são normalmente proprietários. Essas folhas são frequentemente categorizadas como perfil ultrabaixo (ULP), perfil muito baixo (VLP) e simplesmente perfil baixo (LP, rugosidade média de aproximadamente 1 mícron).

Artigos relacionados:

Por que a folha de cobre é usada na fabricação de PCB?

Folha de cobre usada em placa de circuito impresso