Tipos de láminas de cobre de PCB para diseño de alta frecuencia

La industria de materiales de PCB ha dedicado una cantidad significativa de tiempo a desarrollar materiales que proporcionen la menor pérdida de señal posible.Para diseños de alta velocidad y alta frecuencia, las pérdidas limitarán la distancia de propagación de la señal y distorsionarán las señales, y crearán una desviación de impedancia que se puede ver en las mediciones de TDR.A medida que diseñamos cualquier placa de circuito impreso y desarrollamos circuitos que funcionan a frecuencias más altas, puede resultar tentador optar por el cobre más suave posible en todos los diseños que cree.

PCB COPPER FOIL (2)

Si bien es cierto que la aspereza del cobre crea desviación y pérdidas de impedancia adicionales, ¿qué tan suave debe ser realmente su lámina de cobre?¿Existen algunos métodos sencillos que pueda utilizar para superar las pérdidas sin seleccionar cobre ultrasuave para cada diseño?Veremos estos puntos en este artículo, así como lo que puede buscar si comienza a comprar materiales para apilar PCB.

Tipos deLámina de cobre PCB

Normalmente, cuando hablamos de cobre en materiales de PCB, no hablamos del tipo específico de cobre, solo hablamos de su rugosidad.Diferentes métodos de deposición de cobre producen películas con diferentes valores de rugosidad, que pueden distinguirse claramente en una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM).Si va a operar a altas frecuencias (normalmente WiFi de 5 GHz o superior) o a altas velocidades, preste atención al tipo de cobre especificado en la hoja de datos del material.

Además, asegúrese de comprender el significado de los valores Dk en una hoja de datos.Mire esta discusión de podcast con John Coonrod de Rogers para obtener más información sobre las especificaciones de Dk.Con eso en mente, veamos algunos de los diferentes tipos de láminas de cobre para PCB.

Electrodepositado

En este proceso, se hace girar un tambor a través de una solución electrolítica y se utiliza una reacción de electrodeposición para "hacer crecer" la lámina de cobre en el tambor.A medida que gira el tambor, la película de cobre resultante se envuelve lentamente en un rodillo, dando una hoja continua de cobre que luego se puede enrollar en un laminado.El lado del tambor del cobre esencialmente coincidirá con la rugosidad del tambor, mientras que el lado expuesto será mucho más áspero.

Lámina de cobre PCB electrodepositada

Producción de cobre electrodepositado.
Para ser utilizado en un proceso de fabricación de PCB estándar, el lado áspero del cobre se unirá primero a un dieléctrico de resina de vidrio.El cobre expuesto restante (lado del tambor) deberá ser áspero químicamente de manera intencional (p. ej., con grabado con plasma) antes de que pueda usarse en el proceso de laminación con revestimiento de cobre estándar.Esto asegurará que se pueda unir a la siguiente capa en la acumulación de PCB.

Cobre electrodepositado con tratamiento superficial

No sé cuál es el mejor término que engloba todos los diferentes tipos de superficies tratadasláminas de cobre, de ahí el encabezado anterior.Estos materiales de cobre se conocen mejor como láminas con tratamiento inverso, aunque hay otras dos variaciones disponibles (ver más abajo).

Las láminas con tratamiento inverso utilizan un tratamiento de superficie que se aplica al lado liso (lado del tambor) de una lámina de cobre electrodepositada.Una capa de tratamiento es solo una capa delgada que intencionalmente endurece el cobre, por lo que tendrá una mayor adherencia a un material dieléctrico.Estos tratamientos también actúan como una barrera de oxidación que evita la corrosión.Cuando este cobre se usa para crear paneles laminados, el lado tratado se une al dieléctrico y el lado áspero sobrante permanece expuesto.El lado expuesto no necesitará ninguna rugosidad adicional antes del grabado;ya tendrá suficiente fuerza para unirse a la siguiente capa en la acumulación de PCB.

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Tres variaciones de lámina de cobre con tratamiento inverso incluyen:

Lámina de cobre de elongación a alta temperatura (HTE): Esta es una lámina de cobre electrodepositada que cumple con las especificaciones IPC-4562 Grado 3.La cara expuesta también se trata con una barrera de oxidación para evitar la corrosión durante el almacenamiento.
Lámina de doble tratamiento: en esta lámina de cobre, el tratamiento se aplica a ambos lados de la película.Este material a veces se denomina lámina tratada en el lado del tambor.
Cobre resistivo: normalmente no se clasifica como cobre con tratamiento superficial.Esta lámina de cobre utiliza un recubrimiento metálico sobre el lado mate del cobre, que luego se vuelve áspero al nivel deseado.
La aplicación del tratamiento de superficie en estos materiales de cobre es sencilla: la lámina se enrolla a través de baños electrolíticos adicionales que aplican un recubrimiento de cobre secundario, seguido de una capa de semilla de barrera y, finalmente, una capa de película antideslustre.

Lámina de cobre PCB

Procesos de tratamiento superficial de láminas de cobre.[Fuente: Pytel, Steven G., et al."Análisis de tratamientos de cobre y los efectos en la propagación de la señal".En 2008, 58.ª Conferencia de Tecnología y Componentes Electrónicos, págs. 1144-1149.IEEE, 2008.]
Con estos procesos, tiene un material que se puede usar fácilmente en el proceso de fabricación de placas estándar con un procesamiento adicional mínimo.

Cobre Laminado-Recocido

Las láminas de cobre laminadas y recocidas pasarán un rollo de lámina de cobre a través de un par de rodillos, que laminarán en frío la lámina de cobre al espesor deseado.La rugosidad de la hoja de aluminio resultante variará dependiendo de los parámetros de laminación (velocidad, presión, etc.).

 

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La hoja resultante puede ser muy suave y las estrías son visibles en la superficie de la hoja de cobre recocido laminado.Las imágenes a continuación muestran una comparación entre una lámina de cobre electrodepositada y una lámina recocida laminada.

Comparación de láminas de cobre PCB

Comparación de láminas electrodepositadas frente a recocidas laminadas.
Cobre de perfil bajo
Este no es necesariamente un tipo de lámina de cobre que fabricaría con un proceso alternativo.El cobre de perfil bajo es cobre electrodepositado que se trata y modifica con un proceso de microdesbastado para proporcionar una aspereza promedio muy baja con suficiente aspereza para la adhesión al sustrato.El proceso de fabricación de estas láminas de cobre normalmente es propietario.Estas láminas a menudo se clasifican como de perfil ultra bajo (ULP), perfil muy bajo (VLP) y simplemente perfil bajo (LP, rugosidad promedio de aproximadamente 1 micrón).

 

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Hora de publicación: 16-jun-2022