Visoka hitrostvisokofrekvenčno PCBje glavni nosilec za prenos signala vrhunske-opreme, kot so bazne postaje 5G, strežniki AI, radarji z milimetrskimi valovi, nameščeni v vozilu, satelitska komunikacija itd. Njegov glavni proizvodni cilj je doseči nizko izgubo signala, natančno ujemanje impedance in visoko celovitost signala. Zahteve za izbiro materiala in popolno kontrolo procesnega procesa so veliko višje od tistih za običajna vezja FR-4.
Ključne točke izbire materiala
Materiali so osnova za določanje učinkovitosti visoko{0}}hitrostnih in visoko{1}}frekvenčnih tiskanih vezij, sistematično izbiro pa je treba dokončati okoli treh glavnih razsežnosti: nizke izgube, visoka stabilnost in prilagodljivost procesa.
1. Izbira jedrnega substrata
Dielektrične lastnosti substrata neposredno določajo kakovost prenosa signala, izbira pa mora slediti štiristopenjski logiki "raven določanja hitrosti, stabilnost določanja okolja, prilagajanje procesa določanja strukture in stroški določanja serije":
Zahteve za osnovni indikator: dielektrična konstanta (Dk) mora biti stabilna v območju od 2,0 do 4,0, nihanje pa mora biti manjše od ± 0,05 v širokem frekvenčnem in temperaturnem območju; Faktor dielektrične izgube (Df) je pod 0,002-0,005 pri 10GHz; Stopnja absorpcije vode je manjša od 0,02%; Koeficient toplotnega raztezanja (CTE) se ujema z bakreno folijo, približno 17 ppm/stopino.
Glavni scenariji prilagajanja substrata:
Serija PTFE (politetrafluoroetilen): kot je Rogers RO3000/4000, Taconic TLY, Df tako nizek kot 0,0004, primeren za scenarije prenosa milimetrskih valov in ultra visoke hitrosti nad 56 Gbps.
Keramični kompozitni materiali ogljik vodik, kot je Rogers RO4350B, se lahko mešajo s FR-4, kar uravnoteži zmogljivost in stroške obdelave, in so glavna izbira v frekvenčnem pasu 10–30 GHz.
Modificirana epoksi smola: kot je Panasonic Megtron serija Isola I-Tera MT40, primerna za srednje do visoke hitrosti 10-25Gbps, združljiva s tradicionalnimi postopki spajkanja brez svinca.
Izogibanje izbiri: Strogo je prepovedano zamenjati-visokofrekvenčne substrate z navadnim FR-4, da bi se izognili močnemu slabljenju signala pri visokih frekvencah; Strogo izvajajte načelo prvi noter, prvi iz materialov, da preprečite odstopanje dielektričnih parametrov zaradi staranja materiala.
2. Izbira nosilnih vodnikov in pomožnih materialov
Bakrena folija: zaželena je bakrena folija HVLP z ultra-nizkim profilom, s površinsko hrapavostjo Rz, nadzorovano pod 2 μm, kar bistveno zmanjša izgube visoko{2}}frekvenčnega prevodnika, ki jih povzroči kožni učinek; Izjemno hitra povezava lahko uporablja valjani baker RA, da doseže končni učinek gladke bakrene površine.
Površinska obdelava: za visoko{0}}frekvenčne scenarije so prednostni postopki nanosa srebra in organske spajkalne maske OSP, da bi se izognili dodatnim izgubam RF, ki jih povzroči plast niklja pri nanašanju zlata ENIG; Postopek potopnega zlata uporabljajte samo v scenarijih zahtev po visoko zanesljivem varjenju.
Odpornik za spajkanje: izberite specializiran visoko{0}}frekvenčni odpornik za spajkanje z nizkim Dk in nizkim Df, da se izognete dodatnim vnesenim izgubam in motnjam pri prenosu signala, ki jih povzroča pokrivanje ožičenja z navadnim odpornikom za spajkanje.
Ključne točke nadzora celotnega procesa
Izkoristek množične proizvodnje in doslednost delovanja visoko{0}}hitrih visokofrekvenčnih tiskanih vezij temeljita na izključno natančnem nadzoru skozi celoten proces, zahteve glede natančnosti nadzora za osrednje procese pa so veliko višje od tistih za navadna tiskana vezja.
1. Tehnologija vrtanja in povratnega vrtanja
Z uporabo povsem novega svedra, ki ne brusi, skupaj z debelo aluminijasto pokrivno ploščo in melaminsko podlogo z visoko-gostoto, z ekskluzivnimi parametri "visoke hitrosti, majhne hitrosti pomika", je hrapavost stene luknje strogo nadzorovana znotraj 20 μm, da se prepreči prašenje substrata in razslojevanje.
Da bi odpravili težavo z motnjami preostalega pilota visokofrekvenčnega signala, se uporablja postopek natančnega vrtanja nazaj za nadzor natančnosti globine znotraj 4 milov, s čimer se popolnoma odpravi odmik impedance in preslušavanje signala, ki ga povzročijo presežni stebri lukenj. To je bistven postopek za vezja z milimetrskimi valovi.
Napaka poravnave vmesnega sloja položaja luknje ne sme presegati 0,05 mm, da se preprečijo nenormalnosti električnega delovanja, ki jih povzroči neporavnanost vmesnega sloja; Ploščo z močno absorpcijo vlage je treba po vrtanju peči pri 150 stopinjah 4 ure, da odstranimo vlago.
2. Postopek metalizacije lukenj
Površinska kemična inertnost visoko-frekvenčnih substratov, kot je PTFE, je izjemno močna in običajni postopki nanašanja bakra ne morejo doseči zanesljive vezave, kar je največja težava pri proizvodnji:
Z uporabo plazemske aktivacije (kombinacija O ₂/CF ₄/N ₂) ali procesa aktivacije z raztopino natrijevega naftalena se inertne molekularne verige na površini substrata uničijo, vezna sila med bakreno plastjo in substratom pa se poveča na 1,2-1,5 N/mm.
Ustrezno povečajte koncentracijo raztopine za bakrenje, podaljšajte reakcijski čas, izklopite ultrazvočno funkcijo žice za bakrenje, zagotovite, da je debelina bakra v steni luknje večja ali enaka 25 μm, izpolnite zahtevo za 20-odstotno zgoščevanje standarda IPC razreda 2 in se izognite toplotnemu raztezanju osi Z-, ki povzroči zlom stene luknje.
3. Grafični prenos in postopek jedkanja
Strogo nadzorujte toleranco širine črte znotraj ± 2 % in uporabite stokratno ogledalo, da preverite širino črte in razmik mikrotrakaste črte na prvi plošči, da zagotovite natančnost impedance.
Natančno nadzorujte hitrost in enakomernost jedkanja, da zagotovite gladke robove vezja brez robov, pri čemer se izognete motnjam, ki jih povzroča sipanje signala; Preostanek bakra v razponu 2,54 mm okoli jedkane mikrotrakaste črte je treba temeljito odstraniti in strganje ostankov bakra z rezilom je strogo prepovedano.
Večino PTFE plošč je po jedkanju prepovedano brusiti, da preprečite poškodbe ravnosti bakrene površine in povzročite dodatne izgube.
4. Laminirani postopek
Natančno nadzirajte tri glavne parametre temperature, tlaka in časa za laminacijo, s čimer zagotovite enakomeren pretok lepila polposušene plošče (PP plošče), brez mehurčkov ali razslojevanja med plastmi in nadzorujete toleranco debeline medija v zelo majhnem obsegu, kar neposredno zagotavlja konsistenco impedance.
Ujemanje CTE različnih materialov je treba preveriti za več-plastne mešane tlačne strukture, da se preprečijo razpoke v stenah lukenj in odpoved razslojevanja med postopki večkratnega stiskanja in ponovnega spajkanja; Pred laminiranjem PTFE plošč jih je treba peči pri 150 stopinjah 2 uri, da odstranimo vlago in preprečimo penjenje po laminaciji.