Die Leiterplatte wird oft als „Mutter elektronischer Produkte“ bezeichnet und ist in modernen elektronischen Geräten für fast jede Branche unabdingbar. Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten ist die Beschichtung des inneren Kerns aus dielektrischem Epoxidharz mit Kupferfolie. Vor der Laminierung wird die Kupferoberfläche aufgeraut, um die Haftung mit dem dielektrischen Material zu verbessern. Jedoch weisen aufgeraute Kupferfolien eine geringere Leitfähigkeit auf, was die Funktion der Leiterplatte negativ beeinträchtigen kann. Außerdem steigt der Leitfähigkeitsverlust mit steigender Stromfrequenz durch den sogenannten Skin-Effekt erheblich an. Für hochfrequente 5G-Elektronik kann dies ein Problem darstellen.

Was ist der Skin-Effekt?

Beim Skin-Effekt fließt hochfrequenter Wechselstrom auf der Oberfläche der Außenschicht (Haut) des Leiters. Je höher die Stromdichte (oder Frequenz), desto näher fließt der Strom an der Oberfläche. Hochfrequente Ströme nah der Oberfläche führen zu einer geringeren Eindringtiefe. Wenn die Eindringtiefe entsprechend der Betriebsfrequenz der Wechselstromschaltung geringer oder gleich der Oberflächenrauheit der Kupferfolie ist, breitet sich das Signal auf der Oberfläche der Kupferfolie aus.

Da die 5G-Technologie eine höhere Stromfrequenz als 4G oder 3G verwendet, ist die Eindringtiefe geringer und die Stromdichte höher. Allerdings können raue Oberflächen die Stromübertragung negativ beeinträchtigen. Je rauer die Oberfläche der Kupferfolie ist, desto länger dauert die Signalübertragung und desto größer sind die Leitungsverluste. Die Verwendung einer komplett glatten Kupferfolie ist nicht möglich, da eine gewisse Rauheit erforderlich ist, um die Folie mit dem Substrat zu verbinden. Daher muss die Rauheit der Kupferfolie sorgfältig gesteuert werden: rau genug, um gut am Substrat zu haften, aber auch glatt genug, um Übertragungsverluste zu minimieren.

Prüfung der Oberflächenrauheit

Für das herkömmliche Verfahren zur Messung der Oberflächenrauheit wird ein Stylus verwendet, der über die Oberfläche des Prüfteils bewegt wird. Der Stylus kann jedoch empfindliche Oberflächen, wie Kupferfolie, beschädigen. Außerdem wird die Erfassung der Messdaten durch den Durchmesser der Tastspitze begrenzt.

Konfokale Laser-Scanning-Mikroskope sind bevorzugte Werkzeuge zur Rauheitsmessung, da sie viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Messmethoden bieten.

4 Vorteile von Lasermikroskopen zur Messung der Oberflächenrauheit

Kontaktfrei

Wie der Name schon sagt, verwenden Lasermikroskope eine Laserbeleuchtung zur Datenerfassung, sodass die Probe nicht von Gegenständen berührt wird. So wird das Problem von Kratzern oder Beschädigungen an der Probe durch einen Stylus beseitigt. Ein Lasermikroskop hat auch den Vorteil, dass es unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Probe genaue Rauheitsmessungen durchführen kann.

Feinere Messdaten der Oberflächenrauheit

Der Radius einer herkömmlichen Tastspitze beträgt ca. 2 bis 10 μm, was die Erfassung von Rauheitsdaten auf mikroskopischer Ebene erschwert. Da der Laser des OLS5100 Laser-Scanning-Mikroskops einen Radius von nur 0,2 μm hat, kann er viel feinere Messdaten der Oberflächenrauheit erfassen als ein Stylus.

Umfassende Informationen zur Probe

Ein Stylus kann nur eine Art von Informationen liefern: die Rauheit. Unser Lasermikroskop kann hingegen drei Arten von Informationen gleichzeitig liefern: Laserbilder, Farbbilder und 3D-Messdaten. Mit der Kombination dieser Daten kann ein besseres Verständnis der Oberflächenrauheit vermittelt werden.

Automatisierte Prüfungen

Ein weiterer Vorteil von konfokalen Lasermikroskopen ist die Möglichkeit, einen Teil des Prüfablaufs zu automatisieren, wodurch die Reproduzierbarkeit verbessert und die Variabilität zwischen verschiedenen Bedienern minimiert wird. Für die Rauheitsmessung von Kupferfolien kann das OLS5100 Lasermikroskop den Prüfablauf von der Datenerfassung bis zur Berichterstellung automatisieren. Wählen Sie einfach die Start-Schaltfläche und feine Profilmessungen im Submikrometerbereich werden durchgeführt.

Dank der Makrofunktion der Mikroskop-Software ist das Gerät noch smarter: Sie ermöglicht die Steuerung von Mikroskopfunktionen über einen Computer. So können Proben schnell und genau untersucht und analysiert werden.