Ventajas de los microscopios láser para medir la rugosidad de la lámina de cobre utilizada en las placas de circuito impreso 5G

Apodada la madre de los productos electrónicos, las placas de circuito impreso (PCB) son fundamentales para los dispositivos electrónicos modernos de casi todos los sectores. Un paso clave en la fabricación de placas de circuito impreso es la unión de la lámina de cobre a un sustrato de resina dieléctrica. Antes de la unión, la superficie de cobre se hace rugosa intencionadamente para mejorar su capacidad de unión con el material dieléctrico. Sin embargo, las láminas de cobre rugosas provocan una pérdida de conductividad que puede afectar negativamente al funcionamiento de la placa de circuito. Además, la pérdida del conductor aumenta significativamente a medida que aumenta la frecuencia de la corriente debido a lo que se conoce como efecto piel. En la electrónica 5G de alta frecuencia, esto puede ser un problema.

¿Qué es el efecto piel?

El efecto piel es la tendencia de una corriente alterna de alta frecuencia a fluir a través de la capa exterior del conductor, o piel. Cuanto mayor sea la densidad (o la frecuencia) de la corriente, más cerca estará de la superficie. Las corrientes de alta frecuencia que fluyen cerca de la superficie conducen a una menor profundidad de la piel. Cuando la profundidad de la piel correspondiente a la frecuencia de funcionamiento del circuito es inferior o igual a la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre, la señal se propaga en la superficie de la lámina de cobre.

Dado que la tecnología 5G utiliza una frecuencia de corriente superior a la de 4G o 3G, su profundidad de piel es menor y su densidad de corriente es mayor. Sin embargo, las superficies rugosas pueden afectar negativamente a la trayectoria de transmisión de la corriente. Cuanto más rugosa sea la superficie de la lámina de cobre, más largo será el camino de transmisión de la señal y mayor será la pérdida del conductor. No podemos utilizar una lámina de cobre perfectamente lisa porque se necesita cierta rugosidad para que la lámina se adhiera al sustrato, por lo que la rugosidad de la lámina de cobre debe controlarse cuidadosamente: debe ser lo suficientemente rugosa para que se adhiera bien al sustrato pero lo suficientemente lisa para minimizar la pérdida de transmisión.

Pruebas de rugosidad superficial

El método convencional para medir la rugosidad de la superficie utiliza un palpador que se arrastra por la superficie de la muestra. Sin embargo, el palpador puede dañar superficies sensibles -como la lámina de cobre- y sus datos de medición están limitados por el diámetro de la punta del palpador.

Los microscopios confocales de barrido láser son las herramientas preferidas para la medición de la rugosidad porque ofrecen muchas ventajas sobre los métodos de medición convencionales.

4 Ventajas de los microscopios láser para medir la rugosidad de las superficies

No se requiere contacto

Como su nombre indica, los microscopios láser utilizan luz láser para recopilar datos, por lo que nada físico toca la muestra. Esto elimina el problema de rayar o dañar la muestra durante la prueba con un lápiz óptico. Un microscopio láser también tiene la ventaja de poder realizar mediciones precisas de la rugosidad sin importar el estado de la superficie de la muestra.

Datos de medición de la rugosidad más fina

El radio de la punta de un palpador convencional es solo de 2 a 10 μm, lo que dificulta la captura de datos de rugosidad a nivel microscópico. El láser de nuestro microscopio de escaneo láser OLS5100 tiene un radio de solo 0,2 μm, por lo que puede capturar datos de rugosidad superficial mucho más finos que un palpador no puede medir.

Información exhaustiva sobre la muestra

Un lápiz óptico solo puede obtener un tipo de información: la rugosidad. En cambio, nuestro microscopio láser puede obtener simultáneamente tres tipos de información: imágenes láser, imágenes en color y datos de características 3D. La combinación de estos datos puede proporcionarle una mejor comprensión de la rugosidad de la superficie.

Inspecciones automatizadas

Otra ventaja de los microscopios confocales láser es la posibilidad de automatizar parte del flujo de trabajo de inspección, lo que mejora la reproducibilidad y minimiza la variabilidad entre operadores. Para la medición de la rugosidad de las láminas de cobre, el microscopio láser OLS5100 puede automatizar el flujo de trabajo de inspección, desde la adquisición de datos hasta la creación de informes. Solo tiene que pulsar el botón de inicio y podrá realizar mediciones de perfiles finos a nivel submicrónico.

Para que el dispositivo sea aún más inteligente, la función macro del software del microscopio permite que un ordenador controle una serie de operaciones del microscopio para que pueda probar y analizar las muestras con rapidez y precisión.

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