Avantages des microscopes laser pour mesurer la rugosité des feuilles de cuivre utilisées dans les circuits imprimés de composants 5G

Considérés comme étant à l’origine des produits électroniques, les circuits imprimés (PCB) sont essentiels aux appareils électroniques modernes dans presque tous les secteurs. Une étape clé de la fabrication des circuits imprimés consiste à fixer des fils de cuivre à un substrat diélectrique en résine. Avant la liaison, la surface de cuivre est intentionnellement rendue rugueuse pour améliorer sa capacité de liaison au matériau diélectrique. Cependant, les feuilles de cuivre rugueuses provoquent une perte de conductivité, ce qui peut avoir une incidence négative sur le fonctionnement du circuit imprimé. De plus, la perte de conduction augmente considérablement à mesure que la fréquence augmente en raison de ce que l’on appelle l’« effet de peau ». Cela peut représenter un problème dans les composants électroniques 5G à haute fréquence.

Qu’est-ce que l’effet de peau ?

L’effet de peau est la tendance d’un courant alternatif à haute fréquence à traverser la couche externe du conducteur, ou la peau. Plus la densité (ou la fréquence) du courant est élevée, plus ce dernier circule près de la surface. Les courants à haute fréquence circulant près de la surface rendent la profondeur d’effet de peau plus mince. Lorsque la profondeur d’effet de peau correspondant à la fréquence de fonctionnement du circuit est inférieure ou égale à la rugosité de surface de la feuille de cuivre, le signal se propage sur la surface de la feuille de cuivre.

Étant donné que la technologie 5G utilise une fréquence supérieure à la 4G ou à la 3G, sa profondeur d’effet de peau est inférieure et sa densité est plus élevée. Toutefois, les surfaces rugueuses peuvent avoir une incidence négative sur le trajet de transmission du courant. Plus la surface de la feuille de cuivre est rugueuse, plus le trajet de transmission du signal est long et plus la perte de conduction est importante. Il est impossible d’utiliser une feuille de cuivre parfaitement lisse, car une certaine rugosité est nécessaire pour fixer la feuille au substrat. La rugosité de la feuille de cuivre doit donc être contrôlée soigneusement : elle doit être suffisamment rugueuse pour bien adhérer au substrat, mais suffisamment lisse pour minimiser la perte de transmission.

Contrôle de rugosité de surface

La méthode classique employée pour mesurer la rugosité de surface consiste à utiliser une sonde (ou stylet) que l’on fait glisser sur la surface de l’échantillon. Cependant, la sonde peut endommager les surfaces délicates, comme une feuille de cuivre, et vos données de mesure sont limitées par le diamètre de la pointe de la sonde.

Les microscopes confocaux à balayage laser sont des outils privilégiés pour mesurer la rugosité, car ils offrent de nombreux avantages par rapport aux méthodes de mesure classiques.

Quatre avantages des microscopes laser pour mesurer la rugosité de surface

Aucun contact n’est nécessaire.

Comme leur nom l’indique, les microscopes laser utilisent la lumière laser pour recueillir des données, aucun composant physique ne touche donc l’échantillon. Ainsi, on élimine le problème de rayage ou d’endommagement de l’échantillon lors des tests à l’aide d’un stylet. Un microscope laser présente également l’avantage de pouvoir effectuer des mesures de rugosité précises quel que soit l’état de la surface de l’échantillon.

Données de mesure de rugosité plus précises

Le rayon de la pointe d’un stylet conventionnel est d’environ 2 à 10 μm, ce qui rend difficile l’obtention de données de rugosité à l’échelle microscopique. Le laser de notre microscope à balayage laser OLS5100 a un rayon de seulement 0,2 μm. Il peut donc acquérir des données de rugosité de surface beaucoup plus précises qu’un stylet.

Informations complètes sur les échantillons

Un stylet permet d’obtenir un seul type d’information : la rugosité. En revanche, notre microscope laser permet d’obtenir trois types d’informations de façon simultanée : des images laser, des images couleur et des informations sur les éléments 3D. La combinaison de ces données permet de mieux comprendre la rugosité de surface.

Inspections automatisées

Un autre avantage du microscope confocal laser est la possibilité d’automatiser une partie du processus d’inspection, ce qui permet d’améliorer la reproductibilité des mesures et de minimiser la variabilité d’un opérateur à l’autre. Lors de la mesure de la rugosité des feuilles de cuivre, le microscope laser OLS5100 peut automatiser le processus d’inspection, de l’acquisition des données à la production du rapport. Appuyez simplement sur le bouton de démarrage et effectuez des mesures de profil précises à l’échelle submicrométrique.

Pour rendre l’appareil encore plus efficace, la fonction macro du logiciel du microscope permet à un ordinateur de contrôler une gamme de fonctionnalités du microscope afin que vous puissiez tester et analyser des échantillons rapidement et avec précision.

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