Rogers PCB

برد مدار چاپی روگرز چیست؟

Rogers PCB به یک برد مدار چاپی با عملکرد بالا اشاره دارد که با استفاده از مواد لایه‌ای تخصصی تولید شده توسط شرکت راجرز کورپوریشن، یک شرکت پیشرو در زمینه مواد و فناوری‌های پیشرفته آمریکایی، ساخته شده است. برخلاف برد‌های معمولی FR-4 که از رزین اپوکسی و الیاف شیشه ساخته می‌شوند، این برد عمدتاً از موادی مانند پلی‌تترافلوئورواتیلن (PTFE)، ترکیبات سرامیکی پر شده یا مخلوط‌های هیدروکربنی استفاده می‌کند. این برد به‌ویژه برای کاربردهای الکترونیکی با فرکانس بالا و سرعت بالا مناسب است و به عنوان معیار در زمینه‌های مرتبط شناخته می‌شود. در ادامه معرفی دقیق‌تری ارائه شده است: سناریوهای الکترونیکی با فرکانس و سرعت بالا و به عنوان معیار در زمینه‌های مرتبط شناخته می‌شود. در ادامه معرفی دقیق‌تری ارائه شده است:

سری مواد اصلی

مزایای عملکردی برجسته

تلفات سیگنال کم:

مواد آن دارای عامل تلفات کمی است. هنگامی که سیگنال‌ها در فرکانس‌های بالای 2 گیگاهرتز انتقال می‌یابند، اتلاف بسیار کمتر از برد مدار چاپی FR-4 سنتی است که به‌طور مؤثر یکپارچگی سیگنال را تضمین می‌کند.

خواص دی الکتریک پایدار:

ثابت دی الکتریک در محدوده وسیعی از دما و فرکانس پایدار می‌ماند. این امر به مهندسان اجازه می‌دهد تا مدارها را به‌طور دقیق طراحی کنند، مانند تطبیق امپدانس و خطوط انتقال.

قدرت پذیرش محیط زیست:

بسیاری از مواد موجود در سری آن جذب آب کمی دارند و امکان عملکرد پایدار در محیط‌های با رطوبت بالا را فراهم می‌کنند. در همین حال، دمای انتقال شیشه‌ای بالایی دارند (به‌طور کلی بالاتر از 280°C) و دارای پایداری حرارتی عالی هستند که می‌توانند تغییرات دمایی شدید را تحمل کنند.

حوزه‌های کاربرد اصلی

تلیکومونیکیشن:

این ماده یک ماده اصلی برای ماژول‌های RF ایستگاه پایه 5G، آنتن‌های موج میلی‌متری و تجهیزات ارتباطی ماهواره‌ای است و نیاز سیستم‌های ارتباطی به انتقال سیگنال با تلفات کم و سرعت بالا را برآورده می‌کند.

هوافضا و دفاع:

این ماده در سیستم‌های راداری، ماژول‌های هدایت موشک و تجهیزات الکترونیکی فضایی به کار می‌رود. عملکرد پایین آن در زمینه تبخیر و مقاومت در برابر محیط‌های سخت، امکان سازگاری با شرایط پیچیده فضا و میدان نبرد را فراهم می‌کند.

الکترونیک خودرو:

در رادار خودرو، ماژول‌های ارتباطی 5G نصب‌شده بر روی خودرو و سیستم‌های کنترل توان خودروهای انرژی جدید استفاده می‌شود که می‌تواند در محیط‌های کاری با دمای بالا و لرزش شدید خودرو مقاومت کند.

ابزارهای آزمون و اندازه‌گیری:

این ماده در مولدهای سیگنال فرکانس بالا، آنالایزر شبکه برداری و سایر ابزارهای دقیق به کار می‌رود و دقت و ثبات اندازه‌گیری ابزارها را تضمین می‌کند.

به دلیل تفاوت‌های قابل توجه در ویژگی‌های بستر بین برد روگرز و برد FR-4 سنتی، فرآیند تولید نیازمند کنترل هدفمند جزئیات فرآیندی است. نکات اصلی قابل توجه به شرح زیر است:

پردازش و نگهداری بستر

· شرایط نگهداری:

مواد پایه روگرز (به ویژه مواد پایه PTFE) مستعد جذب رطوبت هستند و باید در محیطی با دمای و رطوبت ثابت نگهداری شوند. اگر پس از باز کردن بسته‌بندی به‌سرعت استفاده نشوند، باید آنها را در بسته‌بندی خلاء قرار داد تا از جذب رطوبت جلوگیری شود؛ زیرا جذب رطوبت ممکن است باعث ایجاد حباب و لایه‌لایه شدن در حین لحیم‌کاری شود.

· برش ماده پایه:

از ابزارهای اختصاصی آلیاژ سخت برای برش استفاده کنید تا از ترک خوردن لبه مواد پایه جلوگیری شود. پس از برش، باید ذرات لبه تمیز شوند تا از خراشیدن سطح برد در مراحل بعدی فرآیند جلوگیری شود.

· تمیزکاری سطح:

از عوامل تمیزکننده خورنده قوی روی سطح زیرلایه استفاده نکنید. الکل ایزوپروپیل برای پاک کردن جهت حذف لکه‌های روغن یا گرد و غبار ترجیح داده می‌شود، تا از آلودگی که ممکن است مقاومت چسبندگی مس را تحت تأثیر قرار دهد، جلوگیری شود. لایه.

فرآیند سوراخ‌کاری و شکل‌دهی

· پارامترهای سوراخ‌کاری:

مواد روگرز مبتنی بر PTFE دارای سختی بالا و هدایت گرمایی ضعیف است. هنگام مته‌کاری، باید مته‌های الماس‌پوشیده انتخاب شود. کاهش سرعت چرخش، افزایش نرخ پیشروی، و همزمان تقویت خنک‌کاری برای جلوگیری از فرسایش مته یا تبخیر مواد پایه. برای بسترهای پر‌شده با نیترید آلومینوم، باید از ایجاد ترک‌های ریز در حین می‌توان از روش سوراخ‌کاری مرحله‌ای استفاده کرد.

· پردازش دیواره سوراخ:

پس از مته‌کاری، تمیز کردن با پلاسما یا خانه‌داری شیمیایی لازم است تا ذرات باقی‌مانده بستر از دیواره سوراخ برداشته شود و چسبندگی فلز‌دهی روی دیواره سوراخ تضمین شود.

از اچینگ بیش از حد که ممکن است باعث دیواره‌های خشن سوراخ و تأثیر منفی بر یکنواختی پوشش شود، اجتناب کنید.

· شکل‌دهی:

از حکای دقتی سی‌ان‌سی یا برش لیزری برای جلوگیری از برش بدون فاصله استفاده می‌شود. پس از برش، لبه‌ها باید به منظور حذف برآمدگی‌ها سنباده زده شوند.

فلزدهی و آبکاری الکتریکی

· پیش‌تیمار مس‌آبکاری:

سطح زیرلایه روگرز بسیار بی‌فعال است (به ویژه PTFE)، بنابراین فرآیندهای خاص خشن‌کاری باید به کار گرفته شوند تا چسبندگی سطح افزایش یابد از زبر کردن بیش از حد که ممکن است به سطح زیرلایه آسیب برساند، اجتناب کنید.

· پارامترهای آبکاری الکتریکی:

هنگام آبکاری مس، چگالی جریان باید کاهش یابد (15٪ کمتر از FR-4)، زمان آبکاری باید افزایش یابد و پوشش باید یکنواخت باشد. در طراحی‌های مس ضخیم (≥2 اونس)، آبکاری مرحله‌ای باید اتخاذ شود تا از ضخامت نامناسب پوشش یا تشکیل منافذ کوچک جلوگیری شود.

· بازرسی پوشش:

تمرکز بر بررسی پوشش‌دهی و چسبندگی لایه پوششی روی دیواره سوراخ. چسبندگی پوشش روی دیواره سوراخ در برد‌های PTFE مبتنی بر روگرز (Rogers) باید ≥1.5N/mm باشد تا از جدا شدن پوشش در حین استفاده بعدی جلوگیری شود.

خرد کردن و ساخت مدار

· انتخاب محلول خرد کننده:

از محلول‌های اسیدی برای خرد کردن (مانند سیستم کلرید مس) استفاده کنید تا از خوردگی زیرلایه‌های روگرز توسط محلول‌های قلیایی جلوگیری شود (برخی از زیرلایه‌های سرامیکی مقاومت ضعیفی در برابر قلیا دارند). در طول فرآیند خرد کردن، دما (25 تا 30 درجه سانتی‌گراد) و سرعت خرد کردن باید به دقت کنترل شوند تا از خرد شدن جانبی بیش از حد جلوگیری شود که می‌تواند منجر به کاهش دقت مدار شود.

· جبران خط:

مقدار جبران اتچینگ را بر اساس نوع ماده اولیه پیش‌تنظاد کنید تا عرض نهایی خطوط مطابق طراحی تضمین شود دستورالعمل‌ها؛ برای خطوط نازک (عرض خط < 0.1 میلی‌متر)، باید از تجهیزات نوردهی با دقت بالا استفاده شود تا از قطع شدن خطوط یا اتصال کوتاه جلوگیری شود.

ماسک لحیم و پرداخت سطح

· سازگاری جوهر ماسک لحیم:

جوهر ماسک لحیم مقاوم در برابر دماهای بالا (Tg > 150 درجه سانتی‌گراد) را انتخاب کنید که با زیرلایه‌های روگرز سازگار باشد تا از پوسته شدن جوهر به دلیل چسبندگی ضعیف به زیرلایه جلوگیری شود. هنگام چاپ ماسک لحیم، فشار تیغه باید کاهش یابد تا از نفوذ جوهر به فاصله مدار جلوگیری شود شود.

· فرآیند پخت:

دمای پخت برای ماسک لحیم باید به تدریج افزایش یابد (به تدریج از 80 درجه سانتی‌گراد تا 150 درجه سانتی‌گراد) تا از تغییر شکل زیرلایه ناشی از افزایش ناگهانی دما جلوگیری شود. زمان پخت 10 تا 20 درصد بیشتر از زمان مربوط به FR-4 است برای اطمینان از پخت کامل جوهر.

· انتخاب عملیات سطحی:

اولویت با پوشش طلا (ENIG) یا پوشش قلع است و از پوشش هوای داغ (HASL) باید اجتناب شود - هوای داغ با دمای بالا می‌تواند باعث تورفتگی زیرلایه روگرز شود و مواد پایه PTFE مقاومت محدودی در برابر حرارت دارند .

فرآیند لایه‌بندی

· پارامترهای لایه‌چینی:

دمای، فشار و زمان لایه‌چینی را باید بر اساس نوع زیرلایه تنظیم کرد تا از تجزیه زیرلایه به علت دمای بیش از حد یا جدایش لایه‌ها به علت فشار ناهموار جلوگیری شود.

· عملیات حذف چسب:

قبل از لایه‌چینی، ورق پیش‌پخت (PP) باید به مدت 30 دقیقه در دمای 100 درجه سانتی‌گراد پیش‌گرم شود تا مواد فرار حذف شوند و تشکیل حباب در حین لایه‌چینی جلوگیری شود. ترکیب زیرلایه روگرس و PP باید ضریب انبساط حرارتی مشابهی داشته باشند تا از تاب برداشتن پس از لایه‌چینی کاسته شود.

· کنترل تخت‌بودن:

پس از لایه‌چینی برد چندلایه روگرز، باید عمل فشرده‌سازی سرد و تنظیم انجام شود. نرخ خنک‌سازی باید در حد 5℃/min کنترل شود تا از ایجاد تفاوت دمایی زیاد و در نتیجه تاب برداشتن سطح برد جلوگیری شود (درجه تاب برداشتن باید ≤0.3% باشد).

آزمایش و کنترل کیفیت

· تست عملکرد الکتریکی:

تمرکز بر بررسی امپدانس خط، تلفات القایی و نسبت موج ایستاده. از آنالیزور شبکه برای انجام تست تمام محدوده در باند فرکانسی طراحی‌شده استفاده کنید تا عملکرد فرکانس بالا مطابق با معیارها.

· تست قابلیت اطمینان:

آزمون چرخه‌های حرارتی و آزمون‌های رطوبت و گرما را انجام دهید تا پایداری اتصال بین زیرلایه و لایه مسی، و همچنین لایه ماسک لحیم، تأیید شود و از خرابی ناشی از پیری محیطی جلوگیری شود.

· بازرسی ظاهری:

سطح برد را از نظر ترک، جدایش لایه، حباب، لبه‌های صاف مدارها و برآمدگی‌های دیواره سوراخ‌ها بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که هیچ نقص ظاهری آشکاری وجود ندارد.