Il foglio di rame del PCB è uno dei materiali più critici nel processo di fabbricazione dei circuiti stampati (PCB). Funge da strato conduttivo che forma il circuito, consentendo il flusso di segnali elettrici su tutta la scheda. Che si progettino RF ad alta frequenza, elettronica di potenza o dispositivi di consumo, la scelta del foglio di rame fa una differenza significativa in termini di prestazioni, affidabilità e competitività dei costi dei PCB. Questa guida vi aiuterà a comprendere a fondo il foglio di rame nei PCB, includendo le sue tipologie più diffuse, lo spessore, le proprietà e i suggerimenti per scegliere quello più adatto ai vostri progetti.
Cos'è il foglio di rame per PCB?
Il foglio di rame del PCB è un sottile strato di rame che verrebbe legato al substrato di PCB per formare il percorso conduttivo. E per soddisfare le esigenze specifiche di diverse applicazioni, questi fogli di rame sono disponibili in diversi spessori. La funzione principale del foglio di rame è duplice: in primo luogo, fornisce conduttività elettrica che garantisce una trasmissione efficiente del segnale con perdite minime. Inoltre, funge da supporto meccanico per il PCB con elevata durata e stabilità, consentendone il normale funzionamento anche in condizioni ambientali difficili.
Tipi di lamina di rame per PCB
Esistono due tipi di fogli di rame generalmente utilizzati per la produzione di PCB: elettrodeposti (ED) e laminati e ricotti (RA):
Foglio di rame elettrodepositato (ED).
Il foglio di rame elettrodeposto viene prodotto galvanizzando il rame su un tamburo rotante. Il foglio viene quindi staccato e trattato per migliorarne l'adesione al substrato. Il rame elettrodeposto offre una finitura opaca sul lato di incollaggio e un lato liscio sul lato opposto. Questo tipo di foglio è noto per la sua elevata purezza e conduttività, che lo rendono ideale per la produzione di PCB standard negli apparecchi elettronici. Anche la sua formabilità sottile è un vantaggio; può essere prodotto in un formato estremamente sottile di 6 µm, pertanto viene solitamente utilizzato su circuiti a linea fine e schede di interconnessione ad alta densità, dove la definizione precisa delle tracce è fondamentale.
Lamina di rame ricotto laminato (RA)
Il rame laminato e ricotto (RA) viene creato laminando e ricottendo un lingotto di rame in sottili fogli. Grazie a questo metodo di produzione, la superficie su entrambi i lati del foglio risulta uniformemente liscia e lucida. Il foglio di rame RA è comunemente utilizzato per la produzione di PCB flessibili, grazie alla sua flessibilità e duttilità superiori. Inoltre, presenta una rugosità superficiale molto bassa, utile per ridurre la perdita di segnale, rendendolo la scelta ideale per applicazioni ad alta frequenza. Inoltre, rispetto al foglio di rame ED, il foglio di rame RA offre una maggiore resistenza termica.
Rame RA contro rame ED: Elencate le principali differenze
La tabella seguente confronta le caratteristiche principali dei fogli di rame laminato e ricotto (RA) ed elettrodepositato (ED):
| Caratteristica | Rame RA | rame ED |
| Forma | Giallastro | Rosso |
| Ruvidezza della superficie | Entrambi i lati del rame sono lisci | Un lato è ruvido e l'altro è liscio |
| Resistenza alla flessione | Alta | Basso |
| acquaforte | Trattamento speciale richiesto | Facile da incidere con metodi standard |
| Applicazioni | Applicazioni di circuiti flessibili e ad alta frequenza | Produzione PCB standard, elettronica di consumo |
| Prezzo | Generalmente più costoso | Prezzi moderati |
Spessore della lamina di rame del PCB e il suo ruolo nella progettazione del PCB
Lo spessore del foglio di rame del PCB è un parametro fondamentale per la progettazione di PCB, in quanto determina sia le prestazioni elettriche che i livelli di integrità del segnale sui circuiti stampati. L'unità di misura standard per lo spessore del foglio di rame è l'oncia (oz). Gli spessori di foglio di rame più comuni utilizzati nella fabbricazione di PCB includono:
0.5 oz (18 µm): ideale per progetti a passo fine e schede HDI.
1 oz (35 µm): standard per la maggior parte dei PCB di uso generale.
2 oz (70 µm): utilizzato nell'elettronica di potenza per gestire carichi di corrente più elevati.
La scelta dello spessore del foglio di rame richiede una valutazione della spaziatura delle tracce e delle esigenze di dissipazione del calore, insieme alla capacità di corrente del circuito. I fogli di rame non sufficientemente spessi possono causare problemi di disadattamento di impedenza e caduta di tensione. Uno spessore eccessivo dei materiali in fogli di rame comporta una produzione complessa e costosa durante l'incisione di tracce e via.
Altre proprietà del foglio di rame per PCB
Proprietà chimiche: la lamina di rame mostra una buona resistenza alla corrosione e all'ossidazione, prolungandone così la durata operativa. Il materiale forma inoltre forti legami molecolari con il substrato, dando vita a strutture multistrato durevoli.
Proprietà fisiche: il foglio di rame nei PCB è molto malleabile e duttile, quindi può essere facilmente modellato. Ha anche un alto punto di fusione, che lo rende ideale per applicazioni che richiedono resistenza ad alte temperature.
Proprietà elettriche: il foglio di rame ha bassa resistenza, eccellente conduttività termica e bassa costante dielettrica e perdita tangente. Pertanto, può dissipare il calore e trasmettere corrente in modo efficiente, riducendo al contempo la perdita di segnale.
Come scegliere il giusto foglio di rame per PCB?
Per scegliere il giusto foglio di rame è necessario considerare diversi fattori, tra cui:
Spessore: lo spessore del foglio di rame influisce significativamente sulla sua conduttività e sulla capacità di trasportare corrente. Un foglio più spesso offre una migliore conduttività, può gestire più corrente, ma è più difficile da lavorare e può aggiungere più peso al PCB.
Larghezza: la larghezza della lamina di rame del PCB è determinata da Dimensione del PCB, la larghezza delle tracce da formare. Assicurarsi che la larghezza scelta conduca la corrente necessaria senza sovraincisione.
Densità: anche la densità del foglio di rame è un fattore importante da considerare, poiché influisce sulla resistenza meccanica e sulla flessibilità del PCB. Un foglio di rame più denso è più resistente, ma comporta anche maggiori difficoltà di produzione.
Purezza: il livello di purezza del foglio di rame può influenzare la conduttività elettrica e la resistenza alla corrosione. Maggiore è la purezza, migliori sono la conduttività e la resistenza alla corrosione.
Rugosità della lamina di rame: la rugosità superficiale della lamina di rame determina la qualità della sua adesione ai substrati, nonché la sua resistenza alla pressione meccanica e alle variazioni di temperatura.
Conclusione
Conoscere le diverse proprietà e tipologie di fogli di rame per PCB aiuta ingegneri e progettisti a prendere decisioni consapevoli per i loro progetti di circuiti stampati. La scelta del tipo corretto di foglio di rame avrà un impatto diretto sul successo della produzione del circuito stampato e sulla durata del prodotto. Ogni applicazione richiede caratteristiche diverse per i fogli di rame, dai circuiti digitali ad alta velocità all'elettronica di potenza e alle schede flessibili. In caso di dubbi sull'opzione migliore per il vostro progetto, consultate il vostro fornitore di materiali o contattateci direttamente per una consulenza qualificata.
