L'industrie des matériaux PCB a passé beaucoup de temps à développer des matériaux qui offrent une perte de signal la plus faible possible. Pour les conceptions à grande vitesse et à haute fréquence, les pertes limiteront la distance de propagation du signal et les signaux de distorsion, et il créera une déviation d'impédance qui peut être observée dans les mesures TDR. Alors que nous concevons n'importe quelle carte de circuit imprimé et développons des circuits qui fonctionnent à des fréquences plus élevées, il peut être tentant d'opter pour le cuivre le plus fluide possible dans toutes les conceptions que vous créez.

S'il est vrai que la rugosité du cuivre crée une déviation et des pertes d'impédance supplémentaires, à quel point votre feuille de cuivre a-t-elle vraiment besoin d'être fluide? Y a-t-il des méthodes simples que vous pouvez utiliser pour surmonter les pertes sans sélectionner du cuivre ultra-lisse pour chaque conception? Nous examinerons ces points dans cet article, ainsi que ce que vous pouvez rechercher si vous commencez à acheter des matériaux d'empilement PCB.

Types deFeuille de cuivre PCB

Normalement, lorsque nous parlons de cuivre sur les matériaux PCB, nous ne parlons pas du type spécifique de cuivre, nous ne parlons que de sa rugosité. Différentes méthodes de dépôt de cuivre produisent des films avec différentes valeurs de rugosité, qui peuvent être clairement distinguées dans une image de microscope électronique à balayage (SEM). Si vous allez fonctionner à des fréquences élevées (normalement 5 GHz WiFi ou plus) ou à des vitesses élevées, faites attention au type de cuivre spécifié dans votre fiche technique de matériaux.

Assurez-vous également de comprendre la signification des valeurs DK dans une fiche technique. Regardez cette discussion sur le podcast avec John Coonrod de Rogers pour en savoir plus sur les spécifications DK. Dans cet esprit, regardons certains des différents types de papier cuivre PCB.

Électrodeposité

Dans ce processus, un tambour est tourné à travers une solution électrolytique, et une réaction d'électrodéposition est utilisée pour «cultiver» le papier de cuivre sur le tambour. Alors que le tambour tourne, le film de cuivre résultant est lentement enveloppé sur un rouleau, donnant une feuille de cuivre continue qui peut plus tard être roulée sur un stratifié. Le côté tambour du cuivre correspondra essentiellement à la rugosité du tambour, tandis que le côté exposé sera beaucoup plus rugueux.

Papier cuivre PCB électrique

Production de cuivre électrode-comportée.
Afin d'être utilisé dans un processus de fabrication de PCB standard, le côté rugueux du cuivre sera d'abord collé à un diélectrique en verre-résine. Le cuivre exposé restant (côté tambour) devra être intentionnellement rugueux chimiquement (par exemple, avec la gravure du plasma) avant de pouvoir être utilisé dans le processus de laminage standard de cuivre. Cela garantira qu'il peut être lié à la couche suivante dans l'empilement PCB.

Cuivre électrodépéré en surface

Je ne connais pas le meilleur terme qui englobe tous les différents types de surface traitéesfeuille de cuivre, donc le titre ci-dessus. Ces matériaux de cuivre sont surtout connus sous le nom d'aélets traités inverses, bien que deux autres variations soient disponibles (voir ci-dessous).

Les feuilles traitées inverses utilisent un traitement de surface qui est appliqué sur le côté lisse (côté tambour) d'une feuille de cuivre électrodéposée. Une couche de traitement est juste un revêtement mince qui ruguent intentionnellement le cuivre, il aura donc une plus grande adhérence à un matériau diélectrique. Ces traitements agissent également comme une barrière d'oxydation qui empêche la corrosion. Lorsque ce cuivre est utilisé pour créer des panneaux stratifiés, le côté traité est lié au diélectrique et le côté rugueux restant reste exposé. Le côté exposé n'aura pas besoin de brouillage supplémentaire avant la gravure; Il aura déjà suffisamment de force pour se lier à la couche suivante dans l'empilement PCB.

Trois variations sur la feuille de cuivre traitée inverse comprennent:

Fulau de cuivre allongé à haute température (HTE): Il s'agit d'un papier cuivre électrode-conçu conforme aux spécifications de GROD 3 de grade 3 de l'IPC-4562. La face exposée est également traitée avec une barrière d'oxydation pour empêcher la corrosion pendant le stockage.
Foil à double traitement: dans cette feuille de cuivre, le traitement est appliqué des deux côtés du film. Ce matériau est parfois appelé feuille de tambour traité.
Cuivre résistif: ce n'est normalement pas classé comme un cuivre traité en surface. Cette feuille de cuivre utilise un revêtement métallique sur le côté mat du cuivre, qui est ensuite rugueux au niveau souhaité.
L'application de traitement de surface dans ces matériaux de cuivre est simple: le papier d'aluminium est roulé à travers des bains d'électrolyte supplémentaires qui appliquent un placage de cuivre secondaire, suivi d'une couche de graines de barrière, et enfin d'une couche de film anti-starnish.

Feuille de cuivre PCB

Processus de traitement de surface pour les feuilles de cuivre. [Source: Pytel, Steven G., et al. "Analyse des traitements en cuivre et des effets sur la propagation du signal." En 2008 58th Electronic Components and Technology Conference, pp. 1144-1149. IEEE, 2008.]
Avec ces processus, vous avez un matériau qui peut être facilement utilisé dans le processus de fabrication de la carte standard avec un traitement supplémentaire minimal.

Cuivre recouvert de roulement

Les feuilles de cuivre recouvertes de roulement passeront un rouleau de feuille de cuivre à travers une paire de rouleaux, qui fera rouler à froid la feuille de cuivre à l'épaisseur souhaitée. La rugosité de la feuille de feuille résultante variera en fonction des paramètres de roulement (vitesse, pression, etc.).

La feuille résultante peut être très lisse et les stries sont visibles à la surface de la feuille de cuivre recouverte de rouleau. Les images ci-dessous montrent une comparaison entre une feuille de cuivre électrodéposée et une feuille recouverte à rouleaux.

PCB Copper Foil Comparaison

Comparaison des feuilles électrodéposées par rapport aux feuilles recouvertes de rouleaux.
Cuivre à profil bas
Ce n'est pas nécessairement un type de feuille de cuivre que vous fabriqueriez avec un processus alternatif. Le cuivre à profil bas est un cuivre électrodépéré qui est traité et modifié avec un processus de micro-rouue pour fournir une rugosité moyenne très faible avec un brouillage suffisant pour l'adhésion au substrat. Les processus de fabrication de ces feuilles de cuivre sont normalement propriétaires. Ces feuilles sont souvent classées comme un profil ultra-bas (ULP), un profil très bas (VLP) et simplement un profil faible (LP, une rugosité moyenne d'environ 1 micron).

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