Rogers nyomtatott áramkör

Mi az a Rogers PCB?

Rogers nyomtatott áramkör egy magas teljesítményű nyomtatott áramkörre utal, amelyet speciális laminált anyagokból gyártanak, melyeket a Rogers Corporation, egy amerikai fejlett anyagokat és technológiát gyártó vállalat állít elő. A hagyományos FR-4 Nyomtatott áramköröktől eltérően, amelyek epoxigyantából és üvegszálas anyagból készülnek, főként politetrafluoretilén (PTFE), kerámia töltelékanyagokkal kevert kompozitokat vagy szénhidrogén-alapú keverékeket használ. Különösen alkalmas nagyfrekvenciás és nagysebességű elektronikai alkalmazásokhoz, és mint ilyen, az iparágban mérvadónak számít. Az alábbiakban részletes bemutatás következik:

Alapanyag-sorozatok

Kiváló teljesítményi előnyök

Alacsony jelveszteség:

Az anyagok alacsony disszipációs tényezővel rendelkeznek. Amikor a jeleket 2 GHz feletti frekvencián továbbítják, a veszteség lényegesen alacsonyabb, mint a hagyományos FR-4 nyomtatott áramköröké, ami hatékonyan biztosítja a jel integritását.

Stabilis dielekromos tulajdonságok:

A dielektromos állandó széles hőmérsékleti és frekvenciatartományban stabil marad. Ez lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy pontosan tervezzék meg az impedanciahangolást és a transzmissziós vonalakat.

Erős Környezeti Alkalmazkodás:

Sorozatának számos anyaga alacsony vízfelvétellel rendelkezik, amely magas páratartalmú környezetekben is stabil működést tesz lehetővé. Ugyanakkor magas üvegesedési hőmérséklettel (általában 280 °C felett) és kiváló hőstabilitással rendelkeznek, amely képes elviselni a szélsőséges hőmérséklet-változásokat.

Fő alkalmazási területek

Távközlés:

Az 5G-állomások rádiófrekvenciás moduljai, milliméterhullámú antennák és műholdas kommunikációs berendezések alapvető anyaga, amely kielégíti a távközlési rendszerek alacsony veszteségű és nagysebességű jelátviteli igényeit.

Légiközlekedés és Védelem:

Radarrendszerekben, rakétairányító modulokban és űrbéli elektronikai eszközökben alkalmazzák. Alacsony gázkibocsátása és a nehéz környezeti viszonyokkal szembeni ellenállása képessé teszi arra, hogy alkalmazkodjon az űr és a hadszíntér összetett körülményeihez.

Autóipari elektronika:

Automatikus radarokban, járművekre szerelt 5G kommunikációs modulokban és új energiájú járművek teljesítményvezérlő rendszereiben használják, amelyek ellenállnak a járművekben előforduló magas hőmérsékletű és erős rezgésű munkakörnyezetnek.

Tesztelési és mérési műszerek:

Magas frekvenciájú jelgenerátorokban, vektorhálózatelemzőkben és egyéb precíziós műszerekben használják, biztosítva ezzel a műszeres mérések pontosságát és stabilitását.

A Rogers Materials által gyártott Rogers környezetvédelmi lemez egyedi alapanyag-összetétellel és teljesítménytervezéssel rendelkezik, amely a hagyományos FR-4 nyomtatott áramköri lapokhoz és az átlagos nagyfrekvenciás nyomtatott áramköri lapokhoz képest a következő főbb előnyökkel rendelkezik, különösen alkalmas nagyfrekvenciás, nagysebességű és nagy megbízhatóságú alkalmazási területekre:

Kiváló minőségű nagyfrekvenciás jeltovábbítási teljesítmény

· Rendkívül alacsony dielektromos veszteség:

A Rogers alapanyagok (például PTFE-alapú, kerámia töltelékű kompozitok) veszteségtényezője (Df) rendkívül alacsony (általában < 0,0025@10GHz), sokkal alacsonyabb, mint az FR-4-é (Df≈0,02@10GHz), és a jel csillapodása jelentősen csökken a 2 GHz feletti magas frekvenciatartományban. Hatékonyan biztosítja a jel integritását az 5G, milliméterhullámú és mikrohullámú kommunikációban, megelőzve az adatdeformálódást vagy a transzmissziós hatékonyság csökkenését.

· Stabil dielektromos állandó (Dk):

A dielektromos állandó hőmérsékleti (-55 ℃ – 125 ℃) és frekvenciafüggésben rendkívül kevéssé változik (ingadozás < ±2%). A mérnökök pontosan tervezhetik az impedanciamatchinget és transzmissziós vonalakat (például mikrosávos és szalagsávos vonalakat), így biztosítva az RF-áramkörök teljesítményének konzisztenciáját. Különösen alkalmas olyan alkalmazásokhoz, ahol szigorú az impedancia-pontossági követelmény, mint például a radar- és műholdas kommunikáció.

Kiváló hőstabilitás és környezeti alkalmazkodóképesség

· Magas üvegpont (Tg): A legtöbb Rogers hordozóréteg Tg értéke 280 ℃ feletti (néhány termék, például az RO4350B esetében a Tg 280 ℃, míg az RT5880-nak nincs jellegzetes töréspontja), ami lényegesen magasabb, mint az FR-4-é (Tg≈130 ℃). Ezek anyagok nem lágyulnak meg vagy deformálódnak magas hőmérsékleten, és ellenállnak a forrasztás magas hőmérsékletének (260 ℃) és a hosszú távú magas hőmérsékletű működési körülményeknek.

· Alacsony vízfelszívódási ráta:

A hordozóréteg vízfelszívódási rátája kevesebb, mint 0,03% (az FR-4 vízfelszívódási rátája ≈0,15%), így teljesítménye nem romlik nedves környezetben (például tengeri alkalmazásokban és kültéri bázisállomásokon), elkerülve a dielektrikum tulajdonságainak romlását vagy a vezetékek korrózióját, amelyek a nedvességfelszívódásból adódhatnak, ezzel meghosszabbítva a nyomtatott áramkörök (PCB) élettartamát. a dielektrikum tulajdonságainak romlását vagy a vezetékek korrózióját, amelyek a nedvességfelszívódásból adódhatnak, ezzel meghosszabbítva a nyomtatott áramkörök (PCB) élettartamát.

· Ellenállás durva környezeti viszonyokkal szemben:

Sugárzás- és kémiai korrózióálló, alkalmas speciális alkalmazásokhoz, mint például az űrrepülés (űrsugárzás) és az ipari irányítás (savas és lúgos környezet), és alacsony gázkibocsátás (képes megfelelni a NASA szabványainak), így nem bocsát ki illékony anyagokat, melyek szennyezhetik a precíziós alkatrészeket.

Kiváló mechanikai és megmunkálhatósági tulajdonságok

· Magas mérettartósság:

Az alapanyag hőtágulási együtthatója (CTE) jól illeszkedik a rézfóliához (CTE X/Y tengelyen ≈14 ppm/℃, Z tengelyen ≈60 ppm/℃). A nyomtatott áramkör (PCB) görbülése rendkívül alacsony magas hőmérsékletű forrasztás vagy hőciklus után, csökkentve az eszközök forrasztási hibájának kockázatát. Különösen alkalmas nagy sűrűségű tokozásokhoz, mint például BGA és flip-chip.

· Kompatibilis a hagyományos PCB eljárásokkal:

A szabványos PCB gyártási folyamatok (maratás, fúrás, fémezés, forrasztás) alkalmazhatók különleges berendezések nélkül, és támogatja a vastag rétegű réz (≥2 oz) és többrétegű nyomtatott áramköri lapok tervezését, így egyensúlyt teremt a magas teljesítmény és a gyártási megvalósíthatóság között, csökkentve ezzel a tömeggyártás nehézségeit. kiegyensúlyozza a magas teljesítményt és a folyamat megvalósíthatóságát, csökkentve a tömeggyártás nehézségeit.

Alkalmazkodik a nagy teljesítményigényhez és az integráció követelményeihez

· Kiváló hővezető-képesség:

Kerámiával töltött Rogers alapanyagok (például RO3003) akár 0,6 W/(m·K) hővezető-képességgel rendelkeznek, ami magasabb, mint az FR-4 anyagé (0,3 W/(m·K)). Ezek gyorsan elvezetik a nagy teljesítményű RF eszközök által termelt hőt és megakadályozzák a helyi túlmelegedést és a teljesítménycsökkenést. megakadályozzák a helyi túlmelegedést és a teljesítménycsökkenést.

· Passzív alkatrészek integrálásának támogatása:

Egyes Rogers alapanyagok (például LTCC-kompatibilis sorozatok) integrálhatók passzív alkatrészekkel (ellenállások, kondenzátorok), csökkentve ezáltal a külső alkatrészek számát, a nyomtatott áramkörök kisebb méretűvé és könnyebbé tétele, valamint az alkalmazhatóság alkalmassá teszi korlátozott helyigényű alkalmazásokhoz, mint például drónok és járművekre szerelt radarrendszerek.

Az alacsony veszteségtényezőből eredő energiahatékonysági előny

Rádiófrekvenciás teljesítményerősítőkben és adóállomás-átviteli modulokban a rendkívül alacsony dielektromos veszteség csökkentheti a jelátvitel során fellépő energiaveszteséget, javíthatja a berendezések energiahatékonysági arányát, csökkentheti a gép teljes villamosenergia-fogyasztását, és egyúttal csökkenti a hőtermelést, tovább optimalizálva a hűtési tervezést.

A jelentős különbségek miatt a hordozó anyag jellemzőiben a Rogers áramkörű lemezek és a hagyományos FR-4 áramkörű lemezek között, a gyártási folyamat célzott szabályozást igényel a folyamat részleteiben. Az alábbiakban bemutatjuk a legfontosabb pontokat:

Hordozó anyag kezelése és tárolása

· Tárolási feltételek:

A Rogers alapanyagok (különösen a PTFE alapanyagok) hajlamosak a nedvességfelvételre, ezért állandó hőmérsékletű és páratartalmú környezetben kell tárolni (hőmérséklet 20–25 °C, páratartalom < 50%). Ha a csomagolás után nem használják fel azonnal, akkor vákuumcsomagolással le kell zárni, hogy megakadályozzák a nedvességfelvételt, amely forrasztás során buborékokat és rétegződést okozhat.

· Alapanyag vágása:

Kizárólag speciális keményfém szerszámokat használjon a vágáshoz, hogy megelőzze az alapanyag széleinek repedését (a PTFE alapanyagnak alacsony a szívóssága). A vágás után az élszennyeződéseket el kell távolítani, hogy megakadályozza a felület karcolását a további feldolgozás során.

· Felület tisztítása:

Ne használjon erős korróziós tisztítószereket az alapanyag felületén. Izopropil-alkohol használata ajánlott a zsírfoltok vagy por eltávolításához, elkerülve a szennyeződést, amely befolyásolhatja az ón tapadóerejét réteg.

Fúrási és alakítási folyamat

· Fúrási paraméterek:

A PTFE-alapú Rogers anyag nagy keménységű és rossz hővezető képességű. Fúrás során gyémántbevonatú fúrók vannak javasoltak. Csökkentse a fordulatszámot (20–30%-kal alacsonyabb, mint FR-4 esetén), növelje a előtolási sebességet, és ugyanakkor fokozza a hűtést (vízoldékony hűtőfolyadék használatával), hogy megakadályozza a fúrókopást vagy az alapanyag lebomlását. Alumínium-nitriddel töltött hordozók esetén kerülni kell a mikrotörések kialakulását fúrás közben. Lépcsőzetes fúrási módszer alkalmazható.

· Furatfal kezelése:

A fúrás után plazmatisztításra vagy kémiai marásra van szükség a furatfalról származó maradék alapanyag-részecskék eltávolításához (a PTFE-maradványok nehezen távolíthatók el), biztosítva a furatfal fémezésének tapadását.

Kerülje a túlzott maratást, amely érdes lyukfalakat okozhat és befolyásolhatja a bevonat egyenletességét.

· Alakítás:

CNC precíziós marás vagy lézeres vágás alkalmazandó, hogy elkerüljük a kivágást (ami könnyen rétegződést okozhat PTFE alapú anyagoknál). A vágás után az éleket meg kell gyalulni, hogy eltávolítsák a burkolatokat.

Fémlezés és galvanizálás

· Rézbevonat előkészítése:

A Rogers hordozó felülete rendkívül inaktív (különösen a PTFE esetében), ezért speciális durvítási eljárásokat (például nátrium-naftalin kezelés, plazma maratás) kell alkalmazni a felületi durvaság növelésére és a réteghez tapadó rézbevonat tapadásának javítására. Kerülje a túlzott durvítást, amely károsíthatja a hordozó felületét.

· Galvanizálási paraméterek:

Rézgalvanizálás során a áramsűrűséget csökkenteni kell (15%-kal alacsonyabb, mint FR-4 esetén), a galvanizálási időt meg kell hosszabbítani, és a bevonatnak egyenletesnek kell lennie. Vastag réz tervezésnél (≥2 uncia), szakaszos galvanizálás alkalmazni kell, hogy elkerüljük a nem egyenletes bevonatvastagságot vagy a tűlyukakat.

· Bevonat ellenőrzése:

Különös figyelmet kell fordítani a bevonat fedettségére és tapadására a lyuk falán. A PTFE-alapú Rogers nyomtatott áramkörök lyukfala mentén a bevonat tapadásának ≥1,5 N/mm-nek kell lennie, hogy megakadályozza a lehámlást a későbbi használat során.

Maratás és kapcsolás gyártása

· Maratófolyadék kiválasztása:

Savas maratófolyadékokat kell használni (például réz-klorid rendszer), hogy elkerüljék az alkalikus maratófolyadékok okozta károsodást a Rogers alapanyagon (egyes kerámia töltelékű alapanyagok rossz alkáli-állósággal rendelkeznek); A maratási folyamat során a hőmérsékletet (25–30 °C) és a maratási sebességet szigorúan ellenőrizni kell, hogy elkerüljék a túlzott oldalirányú maratást, amely csökkentheti a kapcsolás pontosságát.

· Vonal kompenzáció:

Állítsa be az etching kompenzációs mennyiséget az alapanyag típusának megfelelően (a PTFE alapanyag oldalsó etching aránya körülbelül 8–10%, ami magasabb, mint az FR-4 esetében), hogy biztosítsa a végső vonalszélességnek a tervezési előírásoknak való megfelelést előírások; Finom vonalak (vonalvastagság < 0,1 mm) esetén nagy pontosságú expozíciós berendezést kell használni a vonalszakadás vagy rövidzárlat elkerülése érdekében.

Forrasztómaszk és felületkezelés

· Forrasztómaszk tinta kompatibilitás:

Olyan hőálló forrasztómaszk tintát válasszon (Tg > 150 °C), amely kompatibilis a Rogers hordozókkal, így megelőzhető a festék lepattanása a hordozóhoz való rossz tapadás miatt. A forrasztómaszk nyomtatásakor a kaparólemez nyomását csökkenteni kell, hogy megakadályozza a festék áthatolását az áramkör réseibe. nyomását csökkenteni kell, hogy megakadályozza a festék áthatolását az áramkör réseibe.

· Keményítési folyamat:

A forrasztómaszk keményítési hőmérsékletét fokozatosan kell növelni (80 °C-ról fokozatosan 150 °C-ra), hogy elkerülje a hirtelen hőmérséklet-emelkedésből adódó alapanyag deformálódását. A keményítési idő 10–20%-kal hosszabb, mint az FR-4 esetében. a tinta teljes kikeményedésének biztosítása érdekében.

· Felületkezelés kiválasztása:

Előnyben részesíteni kell az aranyozást (ENIG) vagy ónozást, kerülni kell a forrólevegős síkítást (HASL) – a magas hőmérsékletű levegő megvastagíthatja a Rogers alapanyagot, a PTFE alapú anyagok hőállósága korlátozott (a HASL hőmérséklete 260 ℃ felett könnyen károsíthatja az alapanyagot).

Laminálási folyamat

· Rétegeltetési paraméterek:

A rétegeltetés hőmérsékletét, nyomását és időtartamát az alapanyag típusának megfelelően kell beállítani, hogy elkerüljük az alapanyag lebomlását túl magas hőmérséklet miatt, illetve a rétegek széthasadását egyenetlen nyomás következtében.

· Ragasztó-eltávolítási kezelés:

A rétegeltetés előtt az előre keményített lemezt (PP) 100 °C-on 30 percig elő kell sütni, hogy eltávolítsák a repedékeny anyagokat, és megakadályozzák a buborékképződést a rétegeltetés során. A Rogers alapanyag és a PP kombinációjánál egyeznie kell a hőtágulási együtthatónak, hogy csökkentsék a rétegeltetés utáni torzulást. egyeznie kell a hőtágulási együtthatónak, hogy csökkentsék a rétegeltetés utáni torzulást.

· Síkság-ellenőrzés:

A többrétegű Rogers PCB laminálása után hidegen kell préselni és beállítani. A hűtési sebességet 5℃/perc-ben kell tartani, hogy elkerüljük a túl nagy hőmérsékletkülönbségből származó lemezdeformálódást (a deformálódás mértéke legyen ≤0,3%).

Tesztelés és minőségbiztosítás

· Elektromos tulajdonságok vizsgálata:

Kiemelt figyelmet fordítson az útvonal-impedancia, a behelyezési veszteség és az állóhullám-viszony ellenőrzésére. Használjon hálózatelemzőt a tervezett frekvenciasávban történő teljes körű teszteléshez annak érdekében, hogy a magasfrekvenciás teljesítmény megfeleljen az szabványok.

· Megbízhatósági vizsgálatok:

Hajtson végre termikus ciklusos és nedves hőterheléses teszteket a réteg és a rézréteg közötti kötés stabilitásának, valamint a forrasztási maszkréteg ellenőrzésére, hogy megelőzze a környezeti öregedésből adódó meghibásodásokat.

· Külső megjelenés ellenőrzése:

Ellenőrizze a lemez felületét repedések, rétegződés, légbuborékok, sima élek tekercsek és a furatfalakon lévő burkolatok szempontjából, hogy biztosan ne legyenek látható külső hibák.