Obróbka powierzchni PCB o wysokiej częstotliwości to podstawowy proces zapewniający integralność-sygnałów o wysokiej częstotliwości, który należy zaprojektować w oparciu o cztery podstawowe wymagania: niskie straty, niski poziom pasożytnictwa, wysoka stabilność i odporność na korozję. Jakakolwiek wada powierzchni może zwiększyć tłumienność wtrąceniową o więcej niż 0,5 dB, a nawet spowodować awarię transmisji sygnału o wysokiej częstotliwości. Poniżej przedstawiono szczegółowe etapy produkcji i najważniejsze kwestie dotyczące głównych-procesów obróbki powierzchni o wysokiej częstotliwości:
Etapy produkcyjne głównego nurtu-procesu obróbki powierzchni o wysokiej częstotliwości
1. Złoto immersyjne chemiczne (ENIG, odpowiednie dla scenariuszy 5-24 GHz)
Kompletny proces: trawienie i czyszczenie → mikrotrawienie → zanurzenie wstępne → aktywacja → niklowanie chemiczne → zanurzenie chemiczne w złocie, obejmujący 6 zbiorników chemicznych i prawie sto środków kontroli chemicznej.
Parametry rdzenia: grubość warstwy niklu 5-10 μm, grubość warstwy złota 0,05-0,1 μm, rezystywność 2,4 μ Ω·cm, chropowatość powierzchni Ra mniejsza lub równa 0,15 μm.
2. Posrebrzanie chemiczne (odpowiednie dla scenariuszy fal milimetrowych 24-60 GHz)
Kompletny proces: Podwójne odtłuszczanie → Łagodne mikrotrawienie → Mycie kwasem → Czyszczenie czystą wodą → Chemiczne osadzanie srebra → Dwuwarstwowa powłoka ochronna. Zabieg ochronny należy zakończyć w ciągu 30 minut od osadzenia srebra.
Parametry rdzenia: Grubość warstwy srebra 2-5 μm, rezystywność 1,6 μ Ω·cm, chropowatość powierzchni Ra mniejsza lub równa 0,08 μm, całkowita grubość powłoki ochronnej mniejsza lub równa 0,3 μm.
3. Organiczna pasta lutownicza OSP (odpowiednia-w przypadku tanich scenariuszy 1–10 GHz)
Kompletny proces: odtłuszczanie → mikrotrawienie → mycie kwasem → czyszczenie czystą wodą → powłoka organiczna → czyszczenie i suszenie, z czasem przetwarzania mniejszym lub równym 2 minutom dla pojedynczej płyty.
Parametry rdzenia: grubość warstwy organicznej 0,3-0,4 μm, rezystywność zgodna z miedzią (1,7 μ Ω·cm), chropowatość powierzchni Ra mniejsza lub równa 0,1 μm.
4. Chemiczne niklowanie palladem (ENEPIG, odpowiednie do scenariuszy o wysokiej niezawodności, takich jak komunikacja satelitarna)
Kompletny proces: Wstępna obróbka usuwania oleju → Precyzyjne mikrotrawienie → Chemiczne niklowanie → Chemiczne powlekanie palladem → Zanurzenie w złocie → Końcowa-obróbka próżniowa, prowadzona przez cały proces w środowisku o niskiej zawartości tlenu.
Parametry rdzenia: Warstwa niklu 5-8 μm, warstwa palladu 0,1-0,3 μm, warstwa złota 0,05 μm, rezystywność 2,2 μ Ω·cm, chropowatość powierzchni Ra mniejsza lub równa 0,12 μm.
Kluczowe środki ostrożności o wysokiej częstotliwości
1. Ścisła kontrola chropowatości powierzchni
Aby kontrolować chropowatość podłoża od źródła, należy wybrać elektrolityczną folię miedzianą o niskiej chropowatości (Ra=0.08-0.12 μm).
W procesie mikrotrawienia wykorzystuje się łagodny roztwór do mikrotrawienia (stężenie nadsiarczanu sodu 80–100 g/l), a ilość usuwanej folii miedzianej jest ściśle kontrolowana na poziomie 0,3–0,5 μm, aby uniknąć nadmiernego mikrotrawienia i nadmiernej szorstkości.
Produkt końcowy Ra musi być mniejszy lub równy 0,1 μm. Przy sygnale 10 GHz zmniejszenie Ra z 0,3 μm do 0,1 μm może zmniejszyć straty w przewodzie o 30%.
2. Jednorodność powłoki i kontrola impedancji
Wielkoformatowe płytki drukowane-o wysokiej częstotliwości wymagają dodania pasków prowadzących o szerokości 5 mm na krawędziach, aby uniknąć odchyleń grubości powłoki spowodowanych różnicą w natężeniu przepływu między krawędziami a środkiem roztworu leku.
Do powlekania chemicznego stosuje się obrotowy zbiornik do powlekania (prędkość 5-10 obr./min), a do powlekania galwanicznego stosuje się proces powlekania impulsowego, aby kontrolować odchylenie grubości powłoki w zakresie ± 10% i zapobiegać nagłym zmianom impedancji.
Nadmierne odchylenie w grubości powłoki może bezpośrednio spowodować zmniejszenie strat odbiciowych z -20 dB do -15 dB, poważnie wpływając na jakość transmisji sygnału o wysokiej częstotliwości.
3. Proces posrebrzania w celu ochrony antyoksydacyjnej
Po osadzeniu srebra natychmiast nałóż dwuwarstwową-powłokę ochronną: warstwa wewnętrzna to warstwa organiczna pochodnej benzotriazolu o grubości 0,05–0,1 μm, a warstwa zewnętrzna to powłoka perfluoropolieterowa o niskiej dielektrycznej wartości ε r mniejszej lub równej 2,2.
Gotowy produkt należy zapakować próżniowo i przechowywać ze środkami suszącymi, w temperaturze otoczenia kontrolowanej na poziomie 25 ± 5 stopni i wilgotności mniejszej lub równej 50%, aby uniknąć wzrostu rezystancji styków spowodowanego utlenianiem warstwy srebra.
Niezabezpieczone, posrebrzane płytki przechowywane w temperaturze pokojowej przez 3 miesiące zwiększą rezystancję styku z 8 m Ω do 30 m Ω, a tłumienność wtrąceniowa przy 28 GHz wzrośnie o 0,6 dB/100 mm.
4. Przyczepność powłok i niezawodność spawania
Proces-obróbki wstępnej musi zapewniać, że powierzchnia płyty będzie wolna od plam olejowych i warstw tlenków. Wytrzymałość powłoki na odrywanie po mikrokorozji musi być większa lub równa 0,8 N/mm, aby uniknąć oderwania powłoki po lutowaniu rozpływowym.
Płytkę wysokiej-należy sprawdzić poprzez lutowanie rozpływowe w temperaturze 260 stopni ponad 3 razy, przy kącie zwilżania podczas spawania mniejszym lub równym 30 stopni i bez problemów z lutowaniem rozpływowym lub łuszczeniem się powłoki.
Zabrania się bezpośredniego dotykania obrobionej powierzchni płyty gołymi rękami, gdyż pozostałości odcisków palców mogą spowodować miejscowe pogorszenie przyczepności powłoki i przerwanie transmisji sygnału.
5. Pełna kontrola środowiska procesu
Wszystkie stężenia leków procesowych muszą być monitorowane w czasie rzeczywistym-online. Na przykład w procesie osadzania złota stężenie jonów złota powinno być stale kontrolowane na poziomie 0,5–0,8 g/l, aby uniknąć wahań w składzie powłoki.
Parametry obróbki powierzchni różnych podłoży-o wysokiej częstotliwości (PTFE, kompozyty węglowodorowe itp.) należy dostosować oddzielnie i zabrania się dzielenia tego samego zestawu parametrów procesu ze zwykłymi płytami FR-4.
Gotowy produkt przechodzi 100% testowanie tłumienia wtrąceniowego próbkowania, aby upewnić się, że przyrost tłumienia wtrąceniowego przy 10 GHz jest mniejszy lub równy 0,2 dB/100 mm, spełniając wymagania scenariuszy-wysokiej częstotliwości.