Vantagens dos microscópios a laser para a medição de rugosidade de folhas de cobre usadas em PCBs de 5G

Apelidada de mãe dos produtos eletrônicos, as placas de circuito impresso (PCBs) são essenciais para os dispositivos eletrônicos modernos em praticamente todas as indústrias. Uma etapa fundamental da fabricação de PCBs é a ligação da folha de cobre a um substrato de resina dielétrico. Antes da ligação, a superfície de cobre é intencionalmente tornada áspera para melhorar sua capacidade de ligar-se ao material dielétrico. No entanto, folhas de cobre rugosas causam uma perda de condutividade, que pode afetar negativamente a forma como a placa de circuito funciona. Além disso a perda do condutor aumenta significativamente conforme a frequência da corrente aumenta devido ao chamado efeito pelicular. Em componentes eletrônicos de 5G de alta frequência, isso pode ser um problema.

O que é o efeito pelicular?

O efeito pelicular é a tendência que uma corrente alternada de alta frequência tem de fluir através da camada exterior do condutor, ou pele. Quanto maior a densidade da corrente (ou frequência), mais perto da superfície ela fluirá. As correntes de alta frequência que fluem perto da superfície levam a uma profundidade de pele menor. Quando a profundidade de pele que corresponde à frequência de operação do circuito é menor que ou igual à rugosidade da superfície da folha de cobre, o sinal se propaga pela superfície da folha de cobre.

Uma vez que a tecnologia 5G usa uma frequência de corrente mais alta do que a tecnologia 4G ou 3G, sua profundidade de pele é menor e sua densidade de corrente é maior. No entanto, superfícies rugosas podem afetar negativamente a trajetória de transmissão da corrente. Quanto mais rugosa for a superfície da folha de cobre, mais longa será a trajetória de transmissão do sinal e maior será a perda do condutor. Não podemos utilizar folhas de cobre perfeitamente uniformes porque é necessário um pouco de rugosidade para o substrato, de forma que a rugosidade da folha de cobre deve ser controlada cuidadosamente – ela deve ser rugosa o suficiente para aderir bem ao substrato mas uniforme o suficiente para minimizar a perda de transmissão.

Testes de rugosidade de superfícies

O método convencional para medir a rugosidade de superfícies utiliza um stylus que é arrastado pela superfície da amostra. No entanto, o stylus pode danificar superfícies sensíveis – como a folha de cobre – e seus dados de medição são limitados pelo diâmetro da ponta do stylus.

Os microscópios confocais de escaneamento a laser são as ferramentas ideais para a medição de rugosidade porque oferecem muitas vantagens em comparação com os métodos de medição convencionais.

4 vantagens dos microscópios a laser para a medição de rugosidade de superfícies

Não requer contato

Como o nome sugere, os microscópios a laser usam luz laser para coletar dados, assim não há contato físico com a amostra. Isso elimina o problema de arranhar ou danificar sua amostra durante os testes usando um stylus. Um microscópio a laser também tem a vantagem de conseguir realizar medições de rugosidade precisas independentemente da condição da superfície da amostra.

Dados de medição de rugosidades mais finas

O raio da ponta de um stylus convencional mede cerca de 2 a 10 μm, sendo difícil capturar dados de rugosidade ao nível microscópico. O laser do nosso microscópio de escaneamento a laser OLS5100 tem um raio de apenas 0,2 μm, de modo que consegue capturar dados de rugosidade de superfícies muito mais finas que um stylus não consegue medir.

Informações abrangentes sobre a amostra

Um stylus pode obter somente um tipo de informação – a rugosidade. Em contraste, nosso microscópio a laser pode obter simultaneamente três tipos de informação – imagens a laser, imagens coloridas e dados de características 3D. A combinação desses dados fornece um melhor entendimento da rugosidade da superfície.

Inspeções automatizadas

Outra vantagem do microscópio confocal a laser é a capacidade de automatizar parte do processo de trabalho de inspeção, melhorando a reprodutibilidade e minimizando a variabilidade entre operadores. Para a medição de rugosidade da folha de cobre, o microscópio OLS5100 pode automatizar o processo de trabalho de inspeção, desde a aquisição de dados até a criação de relatórios. Basta pressionar o botão Iniciar e você poderá realizar medições de perfil fino a nível submicrométrico.

Para tornar o dispositivo ainda mais inteligente, a função macro do software do microscópio permite que um computador controle uma variedade de operações do microscópio para que você possa testar e analisar amostras de forma rápida e precisa.

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