Výhody laserových mikroskopů pro měření drsnosti měděné fólie používané v deskách plošných spojů 5G

Desky s plošnými spoji (PCB), kterým se přezdívá "matka elektronických výrobků", mají zásadní význam pro moderní elektronická zařízení v téměř každém průmyslovém odvětví. Klíčovým krokem výroby PCB je spojení měděné fólie s podkladem z dielektrické pryskyřice. Před jejich spojením je měděný povrch úmyslně zdrsněn, aby došlo k lepšímu vytvoření spoje. Drsné měděné fólie vedou ke ztrátě vodivosti, což může negativně ovlivnit funkce desky plošných spojů. Kromě toho se s rostoucí frekvencí proudu výrazně zvyšují ztráty na vodiči v důsledku tzv. skin efektu. Ve vysokofrekvenční elektronice 5G to může být problém.

Co je to tzv. skin efekt?

Skin efekt představuje tendenci vysokofrekvenčního střídavého proudu proudit vnější vrstvou, nebo-li povrchem (skin), vodiče. Čím vyšší je hustota proudu (nebo frekvence), tím blíže k povrchu proudí. Vysokofrekvenční proudy proudící v blízkosti povrchu vedou k menší hloubce povrchu. Když je hloubka povrchové vrstvy odpovídající provozní frekvenci obvodu menší nebo rovna povrchové drsnosti měděné fólie, signál se šíří na povrchu měděné fólie.

Protože technologie 5G využívá proudovou frekvenci vyšší než 4G nebo 3G, je její hloubka povrchu nižší a hustota jejího proudu vyšší. Drsný povrch však může negativně ovlivnit dráhu průchodu proudu. Čím drsnější je povrch měděné fólie, tím delší je přenosová cesta signálu a tím větší jsou ztráty na vodiči. Nemůžeme použít perfektně hladkou měděnou fólii, protože pro vytvoření spoje mezi fólií a podkladem je vyžadována určitá drsnost. Proto musí být drsnost měděné fólie pečlivě kontrolována – měla by být dostatečně drsná, aby dobře přilnula k podkladu, ale zároveň dostatečně hladká, aby minimalizovala přenosovou ztrátu.

Kontrola drsnosti povrchu

Konvenční metoda měření drsnosti povrchu používá dotykový profiloměr (stylus), který je tažen po povrchu vzorku. Dotykový profiloměr (stylus) ale může citlivé povrchy, jako např. měděnou fólii, poškodit a současně data měření jsou omezena průměrem hrotu profiloměru.

Při měření drsnosti jsou upřednostňovány laserové skenovací konfokální mikroskopy, protože oproti běžným způsobům měření nabízejí řadu výhod.

4 výhody laserových mikroskopů při měření drsnosti povrchu

Nevyžadován žádný kontakt

Jak název naznačuje, laserové mikroskopy ke shromažďování dat používají laserové světlo, takže nedochází k fyzickému kontaktu se vzorkem. Tím odpadá problém s poškrábáním nebo poškozením vzorku během kontroly prováděné běžným profiloměrem. Laserový mikroskop má také tu výhodu, že je schopen provést přesná měření drsnosti bez ohledu na stav povrchu vzorku.

Data měření jemnější drsnosti

Běžný poloměr hrotu profiloměru je 2 až 10 μm, proto je obtížné pořídit data o drsnosti na mikroskopické úrovni. Laser v našem OLS5100 laserovém skenovacím mikroskopu má poloměr pouhých 0,2 μm, takže dokáže zachytit mnohem jemnější povrchovou drsnost, než dokáže profiloměr.

Komplexní informace o vzorku

Profiloměr dokáže zjistit jeden typ informací – drsnost. Na rozdíl od něj náš laserový mikroskop dokáže současně pořídit tři typy informací – laserové obrázky, barevné obrázky a 3D data. Zkombinováním těchto tří typů dat si povrchovou drsnost lépe představíte.

Automatizované kontroly

Další výhodou laserového konfokálního mikroskopu je jeho schopnost automatizace pracovního postupu kontroly, zlepšení reprodukovatelnosti a minimalizace odchylek vzniklých při měření různými pracovníky. Při měření drsnosti měděných fólií může laserový mikroskop OLS5100 automatizovat pracovní postup kontroly od sběru dat až po vytvoření protokolu. Stačí jen stisknout tlačítko Start a můžete provádět přesná měření na úrovni submikronů.

Aby byl přístroj ještě chytřejší, funkce makro softwaru mikroskopu umožňuje počítači ovládat řadu operací mikroskopu, takže můžete rychle a přesně testovat a analyzovat vzorky.

Související obsah

Měření drsnosti povrchu: Praktické tipy, jak začít

Webinář na vyžádání: Parametry drsnosti – Jak zvolit ten nejvhodnější?

Měření drsnosti s laserovým skenovacím mikroskopem LEXT