Yüksek hızyüksek frekanslı PCB5G baz istasyonları, yapay zeka sunucuları, araca monteli milimetre dalga radarı, uydu iletişimi vb. gibi üst düzey ekipmanların sinyal iletimi için temel taşıyıcıdır. Üretiminin temel hedefi, düşük sinyal kaybı, hassas empedans eşleşmesi ve yüksek sinyal bütünlüğü elde etmektir. Malzeme seçimi ve tam süreç süreç kontrolü gereksinimleri, sıradan FR-4 devre kartlarına göre çok daha yüksektir.
Malzeme seçiminin temel noktaları
Malzemeler, yüksek hızlı ve yüksek frekanslı baskılı devre kartlarının performansının belirlenmesinde temel oluşturur ve sistematik seçimin üç temel boyut etrafında tamamlanması gerekir: düşük kayıp, yüksek stabilite ve proses uyarlanabilirliği.
1. Çekirdek alt tabakanın seçimi
Substratın dielektrik özellikleri, sinyal iletiminin kalitesini doğrudan belirler ve seçim, "hız belirleme seviyesi, ortam belirleme kararlılığı, yapı belirleme prosesi uyarlaması ve parti belirleme maliyeti" şeklindeki dört adımlı mantığı izlemelidir:
Temel gösterge gereksinimleri: Dielektrik sabiti (Dk) 2,0 ila 4,0 aralığında stabil olmalı ve geniş bir frekans ve sıcaklık aralığında dalgalanma ± 0,05'ten az olmalıdır; Dielektrik kayıp faktörü (Df) 10GHz'de 0,002-0,005'in altındadır; Su emme oranı %0,02'den azdır; Termal genleşme katsayısı (CTE), yaklaşık 17 ppm/derece ile bakır folyoya uygundur.
Ana alt tabaka uyarlama senaryoları:
PTFE (politetrafloroetilen) serisi: Rogers RO3000/4000, Taconic TLY, 0,0004 kadar düşük Df gibi, milimetrik dalga ve 56 Gbps'nin üzerindeki ultra yüksek hızlı iletim senaryolarına uygundur.
Rogers RO4350B gibi karbon hidrojen seramik kompozit malzemeler, performans ve işlem maliyetini dengeleyerek FR-4 ile karıştırılabilir ve 10-30 GHz frekans bandında ana seçimdir.
Modifiye epoksi reçine: Panasonic Megtron serisi Isola I-Tera MT40 gibi, 10-25 Gbps'lik orta ve yüksek hız senaryoları için uygundur, geleneksel kurşunsuz yeniden akışlı lehimleme işlemleriyle uyumludur.
Seçimden kaçınma: Yüksek frekanslarda ciddi sinyal zayıflamasını önlemek için yüksek frekanslı alt katmanları sıradan FR-4 ile değiştirmek kesinlikle yasaktır; Malzeme yaşlanmasından kaynaklanan dielektrik parametre sapmasını önlemek için malzemelerden ilk giren, ilk çıkan prensibini sıkı bir şekilde uygulayın.
2. Destekleyici iletkenlerin ve yardımcı malzemelerin seçimi
Bakır folyo: HVLP ultra düşük profilli bakır folyo tercih edilir; Rz yüzey pürüzlülüğü 2 μm'nin altında kontrol edilir ve cilt etkisinden kaynaklanan yüksek frekanslı iletken kayıplarını önemli ölçüde azaltır; Ultra yüksek hızlı bağlantı, nihai pürüzsüz bakır yüzey efektini elde etmek için RA haddelenmiş bakır kullanabilir.
Yüzey işleme: Yüksek frekanslı senaryolar için, ENIG altın biriktirmenin nikel katmanından kaynaklanan ek RF kayıplarını önlemek amacıyla gümüş biriktirme ve OSP organik lehim maskesi işlemleri tercih edilir; Daldırma altın işlemini yalnızca yüksek güvenilirliğe sahip kaynak talebi senaryolarında kullanın.
Lehim direnci: Kabloların sıradan lehim direnciyle kaplanması nedeniyle ilave ekleme kaybını ve sinyal iletiminde paraziti önlemek için düşük Dk ve düşük Df'ye sahip özel yüksek frekanslı lehim direncini seçin.
Tüm Proses Proses Kontrolünün Temel Noktaları
Yüksek hızlı, yüksek frekanslı baskılı devre kartlarının seri üretim verimi ve performans tutarlılığı, tüm süreç boyunca özel hassas kontrole dayanır ve temel işlemler için kontrol doğruluğu gereksinimleri, sıradan baskılı devre kartlarına göre çok daha yüksektir.
1. Delme ve Geri Delme Teknolojisi
Kalın bir alüminyum kapak plakası ve yüksek yoğunluklu melamin ped ile eşleştirilmiş, "yüksek hız, küçük ilerleme hızı" gibi özel parametrelere sahip yepyeni taşlamasız matkap ucu kullanılarak, alt tabakanın tozlanmasını ve katmanlara ayrılmasını önlemek için delik duvarı pürüzlülüğü 20 μm dahilinde sıkı bir şekilde kontrol edilir.
Yüksek frekanslı sinyal artık kazı girişimi sorununu çözmek için, derinlik doğruluğunu 4 mil dahilinde kontrol etmek için hassas bir arka delme işlemi kullanılır ve fazla delik sütunlarının neden olduğu empedans ofseti ve sinyal karışmasını tamamen ortadan kaldırır. Bu, milimetrik dalga devre kartları için önemli bir işlemdir.
Katmanlar arası yanlış hizalamanın neden olduğu elektriksel performans anormalliklerini önlemek için delik konumunun katmanlar arası hizalama hatası 0,05 mm'yi aşmayacaktır; Güçlü nem emilimine sahip levhanın, nemin giderilmesi için delme işleminden sonra 4 saat boyunca 150 derecede pişirilmesi gerekir.
2. Delik metalizasyon işlemi
PTFE gibi yüksek frekanslı substratların yüzey kimyasal inertliği son derece güçlüdür ve geleneksel bakır biriktirme işlemleri, üretimdeki en büyük zorluk olan güvenilir bağlanmayı sağlayamaz:
Plazma aktivasyonu (O₂/CF₄/N₂ kombinasyonu) veya sodyum naftalin çözeltisi aktivasyon işlemi kullanılarak substrat yüzeyindeki inert moleküler zincirler yok edilir ve bakır katman ile substrat arasındaki bağlanma kuvveti 1,2-1,5N/mm2'ye çıkarılır.
Bakır kaplama çözeltisinin konsantrasyonunu uygun şekilde artırın, reaksiyon süresini uzatın, bakır kaplama telinin ultrasonik fonksiyonunu kapatın, delik duvarının bakır kalınlığının 25 μm'ye eşit veya daha büyük olduğundan emin olun, IPC Sınıf 2 standardının %20 kalınlaşma gereksinimini karşılayın ve delik duvarı kırılmasına neden olan Z ekseni termal genleşmesini önleyin.
3. Grafik aktarımı ve dağlama işlemi
Hat genişliği toleransını ± %2 dahilinde sıkı bir şekilde kontrol edin ve empedans doğruluğunu sağlamak için ilk karttaki mikroşerit hattının hat genişliğini ve aralığını kontrol etmek için yüz kat ayna kullanın.
Devrenin düzgün ve çapaksız kenarlarını sağlamak için aşındırma hızını ve tekdüzeliği doğru bir şekilde kontrol edin, sinyal saçılımından kaynaklanan parazitleri önleyin; Kazınmış mikroşerit hattının etrafındaki 2,54 mm'lik aralıktaki artık bakır tamamen çıkarılmalıdır ve artık bakırın bir bıçakla kazınması kesinlikle yasaktır.
Bakır yüzeyinin düzlüğüne zarar gelmesini ve ek kayıplara neden olmasını önlemek için çoğu PTFE levhanın aşındırma işleminden sonra taşlanması yasaktır.
4. Lamine işlemi
Laminasyon için üç ana parametre olan sıcaklık, basınç ve süreyi doğru bir şekilde kontrol ederek, yarı kürlenmiş tabakanın (PP levha) düzgün yapışkan akışını, katmanlar arasında kabarcık veya delaminasyon olmamasını ve ortamın kalınlık toleransını çok küçük bir aralıkta kontrol ederek doğrudan empedans tutarlılığını sağlar.
Çoklu presleme ve yeniden akışlı lehimleme işlemleri sırasında delik duvarı çatlaklarını ve delaminasyon arızasını önlemek için, çok katmanlı karışık basınç yapıları için farklı malzemelerin CTE eşleşmesinin kontrol edilmesi gerekir; PTFE levhaları lamine etmeden önce nemini almak ve laminasyon sonrası köpürmeyi önlemek için 150 derecede 2 saat pişirilmesi gerekmektedir.