Wysoka prędkośćPCB wysokiej częstotliwościjest głównym przewoźnikiem do transmisji sygnału-wysokiej klasy sprzętu, takiego jak stacje bazowe 5G, serwery AI, radary fal milimetrowych montowane w pojazdach, komunikacja satelitarna itp. Głównym celem jego produkcji jest osiągnięcie niskiej utraty sygnału, precyzyjnego dopasowania impedancji i wysokiej integralności sygnału. Wymagania dotyczące doboru materiału i pełnej kontroli procesu są znacznie wyższe niż w przypadku zwykłych płytek drukowanych FR-4.
Podstawowe punkty wyboru materiału
Materiały stanowią podstawę do określenia wydajności płytek drukowanych o dużej-szybkości i-wysokiej częstotliwości, a systematyczną selekcję należy przeprowadzać w oparciu o trzy podstawowe wymiary: niskie straty, wysoką stabilność i możliwość dostosowania procesu.
1. Wybór podłoża rdzeniowego
Właściwości dielektryczne podłoża bezpośrednio determinują jakość transmisji sygnału, a wybór powinien być zgodny z czteroetapową logiką „poziomu określania szybkości, stabilności określania środowiska, dostosowania procesu określania struktury i kosztu określania partii”:
Wymagania dotyczące wskaźnika rdzenia: Stała dielektryczna (Dk) powinna być stabilna w zakresie od 2,0 do 4,0, a wahania powinny być mniejsze niż ± 0,05 w szerokim zakresie częstotliwości i temperatur; Współczynnik strat dielektrycznych (Df) wynosi poniżej 0,002-0,005 przy 10 GHz; Szybkość wchłaniania wody jest mniejsza niż 0,02%; Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) odpowiada folii miedzianej i wynosi około 17 ppm/stopień.
Główne scenariusze adaptacji podłoża:
Seria PTFE (politetrafluoroetylenu): taka jak Rogers RO3000/4000, Taconic TLY, Df już od 0,0004, odpowiednia do scenariuszy transmisji na falach milimetrowych i ultrawysokiej prędkości powyżej 56 Gb/s.
Materiały kompozytowe węglowo-wodoro-ceramiczne, takie jak Rogers RO4350B, można mieszać z FR-4, równoważąc wydajność i koszty przetwarzania, i są głównym wyborem w paśmie częstotliwości 10–30 GHz.
Zmodyfikowana żywica epoksydowa: taka jak Panasonic Megtron Isola I-Tera MT40, odpowiednia do scenariuszy o średniej i dużej prędkości 10-25 Gb/s, kompatybilna z tradycyjnymi bezołowiowymi procesami lutowania rozpływowego.
Unikanie selekcji: surowo zabrania się zastępowania-podłoży wysokiej częstotliwości zwykłym FR-4, aby uniknąć poważnego osłabienia sygnału przy wysokich częstotliwościach; Ściśle przestrzegaj zasady „pierwsze weszło, pierwsze wyszło”, aby zapobiec odchyleniom parametrów dielektrycznych spowodowanym starzeniem się materiału.
2. Dobór przewodów nośnych i materiałów pomocniczych
Folia miedziana: preferowana jest ultra-niskoprofilowa folia miedziana HVLP, której chropowatość powierzchni Rz jest kontrolowana poniżej 2 μm, co znacznie zmniejsza-straty w przewodzie wysokiej częstotliwości spowodowane efektem naskórkowania; W ultraszybkim łączu można zastosować miedź walcowaną RA, aby uzyskać efekt gładkiej powierzchni miedzi.
Obróbka powierzchniowa: w przypadku-wysokiej częstotliwości preferowane są procesy osadzania srebra i organicznej maski lutowniczej OSP, aby uniknąć dodatkowych strat RF powodowanych przez warstwę niklu osadzania złota ENIG; Procesu złota zanurzeniowego należy używać wyłącznie w scenariuszach wymagających wysokiej niezawodności spawania.
Rezystancja lutownicza: wybierz specjalistyczną rezystancję lutowniczą o wysokiej-częstotliwości o niskim Dk i niskim Df, aby uniknąć dodatkowych strat wtrąceniowych i zakłóceń w transmisji sygnału spowodowanych pokryciem przewodów zwykłą rezystancją lutowniczą.
Podstawowe punkty kontroli całego procesu
Wydajność produkcji masowej i spójność wydajności szybkich-płytek drukowanych o dużej częstotliwości opierają się na wyjątkowej precyzji kontroli w całym procesie, a wymagania dotyczące dokładności sterowania w przypadku procesów podstawowych są znacznie wyższe niż w przypadku zwykłych płytek drukowanych.
1. Technologia wiercenia i wiercenia wstecznego
Używając zupełnie nowego, nieszlifującego wiertła, w połączeniu z grubą aluminiową płytą osłonową i-podkładką z melaminy o dużej gęstości, z wyjątkowymi parametrami „duża prędkość, mała prędkość posuwu”, chropowatość ścianek otworu jest ściśle kontrolowana w zakresie 20 μm, aby uniknąć proszkowania i rozwarstwiania podłoża.
Aby rozwiązać problem-zakłóceń resztkowych sygnału o wysokiej częstotliwości, stosuje się precyzyjny proces wiercenia wstecznego, aby kontrolować dokładność głębokości w granicach 4 mil, całkowicie eliminując przesunięcie impedancji i przesłuch sygnału powodowany przez nadmiar kolumn otworów. Jest to niezbędny proces w przypadku płytek drukowanych na falach milimetrowych.
Błąd wyrównania międzywarstwowego położenia otworu nie powinien przekraczać 0,05 mm, aby zapobiec nieprawidłowościom w działaniu elektrycznym spowodowanym niewspółosiowością międzywarstwową; Deskę silnie wchłaniającą wilgoć należy po wierceniu wypalić w temperaturze 150 stopni przez 4 godziny, aby usunąć wilgoć.
2. Proces metalizacji otworów
Chemiczna obojętność powierzchni podłoży-o wysokiej częstotliwości, takich jak PTFE, jest niezwykle silna, a konwencjonalne procesy osadzania miedzi nie pozwalają na uzyskanie niezawodnego wiązania, co stanowi największą trudność w produkcji:
Stosując aktywację plazmową (kombinacja O ₂/CF ₄/N ₂) lub proces aktywacji roztworem naftalenu sodu, obojętne łańcuchy molekularne na powierzchni podłoża ulegają zniszczeniu, a siła wiązania pomiędzy warstwą miedzi a podłożem wzrasta do 1,2-1,5 N/mm.
Prawidłowo zwiększ stężenie roztworu do miedziowania, wydłuż czas reakcji, wyłącz funkcję ultradźwiękową drutu do miedziowania, upewnij się, że grubość miedzi w ścianie otworu jest większa lub równa 25 μm, spełnij wymagania dotyczące zagęszczenia 20% normy IPC klasy 2 i unikaj rozszerzalności cieplnej osi Z- powodującej pękanie ścianki otworu.
3. Proces transferu i trawienia grafiki
Ściśle kontroluj tolerancję szerokości linii w zakresie ± 2% i użyj stukrotnego lustra, aby sprawdzić szerokość linii i odstępy linii mikropasków na pierwszej płytce, aby zapewnić dokładność impedancji.
Dokładnie kontroluj prędkość i jednorodność trawienia, aby zapewnić gładkie i pozbawione zadziorów krawędzie obwodu, unikając zakłóceń spowodowanych rozpraszaniem sygnału; Resztki miedzi w promieniu 2,54 mm wokół wytrawionej linii mikropaskowej muszą zostać dokładnie usunięte, a zdrapywanie pozostałości miedzi za pomocą ostrza jest surowo zabronione.
Większości arkuszy PTFE nie wolno szlifować po trawieniu, aby zapobiec uszkodzeniu płaskości powierzchni miedzi i wprowadzeniu dodatkowych strat.
4. Proces laminowania
Dokładnie kontroluj trzy główne parametry: temperaturę, ciśnienie i czas laminowania, zapewniając równomierny przepływ kleju w półutwardzonym arkuszu (arkusz PP), brak pęcherzyków i rozwarstwiania pomiędzy warstwami oraz kontrolując tolerancję grubości medium w bardzo małym zakresie, bezpośrednio zapewniając spójność impedancji.
Należy sprawdzić dopasowanie współczynnika CTE różnych materiałów w przypadku wielowarstwowych-struktur o mieszanym ciśnieniu, aby zapobiec pęknięciom ścianek otworów i uszkodzeniom rozwarstwienia podczas wielokrotnych procesów prasowania i lutowania rozpływowego; Przed laminowaniem arkuszy PTFE należy je wypalić w temperaturze 150 stopni przez 2 godziny, aby usunąć wilgoć i zapobiec pienieniu się po laminowaniu.