Płyta wysokiej częstotliwości F4B (podłoże PTFE) jest obecnie podstawowym podłożem w scenariuszach-wysokiej częstotliwości, takich jak komunikacja 5G, komunikacja satelitarna, radar fal milimetrowych itp. Jej podstawowe zalety polegają na wyjątkowo niskiej stracie dielektrycznej i doskonałej stabilności stałej dielektrycznej. Jednakże, ze względu na szczególne właściwości fizyczne i chemiczne materiału PTFE, istnieje wiele barier technicznych, które różnią się od zwykłej płyty FR-4 w pełnym procesie przetwarzania.
Podstawowe parametry rdzenia i stabilność stałej dielektrycznej
Typowe parametry modelu: W warunkach testowych 10 GHz, główny model F4BM265 ma stałą dielektryczną (DK) 2,65 ± 0,05, współczynnik strat (DF) tylko 0,0013 i DF tylko 0,0019 przy 20 GHz, co jest znacznie lepsze niż zwykła płyta fr4.
Zalety stałej dielektrycznej: Stosując naukowy stosunek tkaniny szklanej i żywicy PTFE do ściskania, zakres stałej dielektrycznej jest szerszy niż w przypadku zwykłych arkuszy PTFE. Wahania DK pomiędzy partiami można kontrolować w zakresie ± 0,05, a dryft impedancji linii mikropaskowych 50 Ω można kontrolować w zakresie ± 3 Ω w zakresie wysokich częstotliwości 28 GHz, unikając gwałtownego pogorszenia strat odbiciowych.
Warunek gwarancji stabilności: Przed produkcją należy ponownie sprawdzić Dk/Df każdej partii płyt, stosując metodę wnęki rezonansowej. Aby uniknąć wpływu na parametry elektryczne całej płytki z powodu odchyleń w partii substratu, można zwolnić wyłącznie partie o zmierzonych wartościach, które ściśle odpowiadają wartościom wejściowym projektu.
Trudności w przetwarzaniu rdzeni i rozwiązania ukierunkowane
1. Trudności w procesie wiercenia
Trudność wykonania: materiał PTFE jest miękki i ma wysoką wytrzymałość. Podczas obróbki zwykłymi igłami wiertarskimi materiał zamiast być cięty, jest „przecinany nożem”, co może łatwo spowodować rozciąganie, zadziory i łuszczenie się ścianki otworu. Nagromadzenie ciepła wiertniczego może również spowodować stopienie PTFE i przylgnięcie do ścianki otworu.
Rozwiązanie: przy użyciu nowego wiertła ze stopu twardego o kącie górnym 130 stopni prędkość wrzeciona jest regulowana w zakresie od 60 000 do 80 000 obr./min, a wielostopniowe wiertła do dziobania służą do zmniejszania objętości pojedynczego skrawania i akumulacji ciepła. Produkowany w kraju model F4B ma aluminiową pokrywę, a po wierceniu-wysokociśnieniowe pistolety pneumatyczne wydmuchują pył z otworu. Ostre krawędzie otworu są obrabiane ręcznie, a polerowanie mechaniczne jest zabronione, aby zapobiec rozszerzaniu się i deformacji płyty.
2. Próg rdzenia metalizacji otworu
Trudność wykonania: materiał PTFE ma wyjątkowo niską energię powierzchniową (około 18 dyn/cm²), dużą obojętność chemiczną i zwykły proces chemicznego osadzania miedzi nie może skutecznie przylegać, co stanowi podstawowy próg techniczny w przypadku obróbki płyt o wysokiej-częstotliwości F4B.
Rozwiązanie: Przyjmując standardową w branży obróbkę aktywacyjną plazmową, energia powierzchniowa ściany porów zostaje zwiększona do ponad 52 dyn/cm² w wyniku fizycznego bombardowania i reakcji chemicznych, zapewniając idealną powierzchnię wiążącą do osadzania miedzi; Można również zastosować specjalne-środki do oczyszczania porów, które należy namoczyć przez pół godziny przed wejściem w proces osadzania miedzi. Grubość porów miedzi powinna wynosić co najmniej 18 μm i średnio 20 μm. Zaleca się stosowanie galwanizacji impulsowej w celu zwiększenia grubości porów miedzi do wartości większej lub równej 25 μm dla płyty mieszanej.
3. Kontrola transferu grafiki i rozszerzania rozmiaru
Trudność wykonania: współczynnik rozszerzalności cieplnej blachy F4B jest 13 razy większy niż stali, a jej tekstura jest miękka i łatwo odkształcana przez siły zewnętrzne. Przy zwykłym naświetlaniu kliszy trudno jest spełnić wymagania dotyczące dokładności szerokości linii w granicach ± 0,02 mm, a po prasowaniu płyty wielowarstwowej- mogą wystąpić odchyłki wyrównania międzywarstwowego.
Rozwiązanie: Dzięki zastosowaniu technologii bezpośredniego obrazowania laserowego LDI dokładność pozycjonowania grafiki jest kontrolowana na poziomie 5 μm, a warsztat naświetlania utrzymuje stałą temperaturę 23 ± 1 stopień i stałą wilgotność 50 ± 5%; Utworzenie bazy danych umożliwiającej kompensację rozszerzania i kurczenia się różnych modeli płytek F4B oraz dopasowywanie współczynników kompensacji z wyprzedzeniem na etapie CAM. Odchylenie między rozmiarem gotowego produktu a wartością projektową można kontrolować w zakresie mniejszym lub równym ± 0,075 mm.
4. Trudności w procesie tworzenia maski lutowniczej
Trudność w wykonaniu: Niska energia powierzchniowa PTFE może prowadzić do słabej przyczepności zielonego oleju, przez co jest on podatny na pienienie się i łuszczenie się zielonego oleju podczas obróbki, co wpływa na niezawodność powierzchni płyty.
Rozwiązanie: przed maską lutowniczą stosuje się płytki przemyte kwasem do-obróbki wstępnej, a mechaniczne szlifowanie i szczotkowanie jest całkowicie zabronione, aby uniknąć deformacji płytki i poprawić przyczepność powierzchni płyty, redukując problemy z pienieniem zielonego oleju i łuszczeniem się od nasady.
Główne scenariusze zastosowań
Płyta-wysokiej częstotliwości F4B, charakteryzująca się stabilnymi parametrami elektrycznymi-wysokiej częstotliwości i wysoką-efektywnością, jest obecnie szeroko stosowana w polach RF, takich jak przesuwniki fazowe, dzielniki mocy, sprzęgacze, sieci zasilające, anteny z układem fazowanym, sprzęt do komunikacji satelitarnej, anteny stacji bazowych 5G itp. Jest to opłacalny- wybór do zastąpienia importowanych materiałów z płytek Rogers w średnich i wysokich częstotliwościach- scenariusze.