פלטת רוגרס

מהו Rogers PCB?

פלטת רוגרס מציינת לוח מעגלים מודפסים ביצועי גבוה שמיוצר באמצעות חומרי שכבה מיוחדים שמיוצרים על ידי חברת Rogers Corporation, יצרנית חומרים וטכנולוגיות מתקדמות אמריקאית. בניגוד ל-PCB קונבנציונלי מסוג FR-4 שמיוצרים מرات epoxy וסיבי זכוכית, היא משתמשת בעיקר בחומרים כגון פוליטטרהפלואורואתילן (PTFE), תערובות קרמיקה ממולאות או תערובות הידרוקרבון. היא מתאימה במיוחד לתרחישים אלקטרוניים בתדר גבוה ומהירות גבוהה ויודעת כמדד השוואה בתחומים הקשורים. להלן הצגה מפורטת:

סדרת חומר ליבה

יתרונות ביצועיים outstanding

הפסד אותות נמוך:

לחומרים שלו מקדם פיזור נמוך. כאשר אותות מועברים בתדרים מעל 2GHz, האיבוד נמוך בהרבה מזה של לוחות FR-4 מסורתיים, מה שמונע אינטגריטי אותות בצורה יעילה.

תכונות דיאלקטריות יציבות:

קבוע הדיאלקטריות נשאר יציב בטווח רחב של טמפרטורות ותדרים. הדבר מאפשר להנדסאים לעצב מעגלים באופן מדויק, כגון התאמת עכבות וקווי תמסורת.

הסתגלות חזקה לסביבה:

לחלק מהחומרים בסדרה שלה ספיגת מים נמוכה, מה שמאפשר פעילות יציבה בסביבות לחות. כמו כן, יש להם טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה (בדרך כלל מעל 280°C) ויציבות תרמית מצוינת, אשר יכולה לסבול שינויים קיצוניים של טמפרטורה.

תחומי יישום עיקריים

טלקומוניקציה:

חומר ליבה לשימוש במודולי RF של תחנות בסיס 5G, אנטנות גלי מילימטר וכיבוד תקשורת לוויינית, המקיים את דרישות התקשורת למעבר אותות במהירות גבוהה ובאובדן מינימלי.

תעופה וחלל והגנה:

משמש במערכות רדאר, מודולי ניווט למטילים מונחים ובכיבוד אלקטרוני ללוויינים. ביצועי הפליטה הנמוכים שלו ועמידותו בסביבות קשות מאפשרים התאמה לתנאים המורכבים של חלל וקרבות.

אלקטרוניקה לרכב:

משמש ברדאר רכב, מודולי תקשורת 5G לרכב ובמערכות בקרת הספק של כלי רכב חשמליים, ומסוגל לעמוד בסביבת עבודה של טמפרטורות גבוהות ורטט חזק ברכב.

מכשור לבדיקה ומדידה:

משמש במ создаרי אותות בתדר גבוה, מנתחי רשת וקטורים וכלים מדוייקים אחרים, ומבטיח את דיוק והיציבות של מדידות המכשיר.

לוח המעגלים של רוג'רס, שמיוצר על ידי חומרי רוג'רס, עם נוסחת הסובסטרט הייחודית ועיצוב הביצועים, מציג את היתרונות המרכזיים הבאים על פני לוחות FR-4 רגילים ולוחות תדר גבוה רגילים, ובמיוחד מתאים לתרחישי יישום בתדר גבוה, במהירות גבוהה ובתנאי אמינות גבוהה:

ביצועי העברה אולטימטיביים של אותות בתדר גבוה

· איבוד דיאלקטרי אולטרה נמוך:

מקדם האיבוד (Df) של סובסטרטים של רוג'רס (כגון PTFE-מבוסס, תערובות ממולאות בקרמיקה) נמוך ביותר (בדרך כלל < 0.0025@10GHz), נמוך בהרבה מ-FR-4 (Df≈0.02@10GHz), והאות מתפוגג בצורה מזערית בתחום התדרים הגבוהים מעל 2GHz. מבטיח אינטגריטי של האות בתקשורת 5G, גלי מילימטר וגלי מיקרו, ומונע עיוות נתונים או ירידה ביעילות התקשורת.

· קבוע דיאלקטרי יציב (Dk):

קבוע דיאלקטרי משתנה במידה מועטה ביותר עם הטמפרטורה (-55℃ עד 125℃) והתדירות (טווח תנודות < ±2%). מהנדסים יכולים לעצב بدقة התאמת עכבות ו קווים תמסורת (כגון קווי מיקרו-סטריפ ו קווים סטריפ-ליין) כדי להבטיח עקביות בביצועי מעגל RF. מתאים במיוחד לתרחישים הדורשים דיוק גבוה בעכבות, כגון רדאר ותקשורת לוויין .

יציבות תרמית גבוהה והתאמה סביבתית מצוינת

· טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה (Tg): לרוב שכבונות רוג'רס יש Tg por 280℃ (לחלק מהמוצרים, כמו RO4350B, יש Tg של 280℃, בעוד ש-RT5880 אין לו נקודת פיתול ברורה), שגבוהה בהרבה מזו של FR-4 (Tg≈130℃). הם לא מתרככים או מתעוותים בתנאי חום גבוה, ויכולים לעמוד בטמפרטורות לحام גבוהות (260℃) ובסביבות עבודה לטווח ארוך בטמפרטורות גבוהות.

· שיעור ניפוח מים נמוך:

שיעור ספיגת המים של התשתית הוא פחות מ-0.03% (שיעור ספיגת המים של FR-4 ≈0.15%), ואין ירידה בביצועים בסביבות עם רטיבות גבוהה (כגון ימיות ומתחנות בסיס חיצוניות), ובכך מונעים הידרדרות בתכונות דיאלקטריות או קורוזיה של קווים עקב ספיגת לחות, ומחזירים חיים ארוכים יותר ל-PCB.

· עמידות בסביבות קשות:

עמיד בפני קרינה ובליה כימית, מתאים לתרחישים מיוחדים כגון תעופה וחלל (קרינת חלל) ובקרה תעשייתית (סביבות חומציות וقلיות), ובעל ערך נמוך פליטת גזים נמוכה (עומד בתקני NASA), ולא משחרר חומרים נדיפים שזוהמים רכיבים מדויקים.

ביצועים מכניים ועיבוד י Sobhan

· יציבות ממדים גבוהה:

מקדם ההתפשטות התרמית (CTE) של התשתית תואם היטב את פולי הנחושת (CTE על ציר X/Y ≈14ppm/℃, ועל ציר Z ≈60ppm/℃). עקיצות ה-PCB נמוכה מאוד לאחר לחימום גבוה בלחימtour או מחזורי טמפרטורה, ובכך מפחיתים את הסיכון לכישלון בלחימtour של המכשיר. מתאים במיוחד לעיבוי צפוף כמו BGA ו-flip-chip.

· תואם עם תהליכי PCB קונבנציונליים:

ניתן ליישם תהליכי ייצור סטנדרטיים של PCB (חיטוב, קידור, מתכת, לחימtour) ללא ציוד מיוחד, ותומך בעיצובי נחושת עבים (≥2oz) ורב-שכבות, תוך שיוויון בין ביצועים גבוהים וקלות ייצור וإمكانية ייצור המוני. מפחית את קושי הייצור המוני.

מותאם לדרישות של הספק גבוה ואינטגרציה

· מוליכות תרמית מעולה:

תשתית רוג'רס עם קרמיקה (כגון RO3003) מציגה מוליכות תרמית של עד 0.6 W/(m·K), שהיא גבוהה מזו של FR-4 (0.3 W/(m·K)). היא מסוגלת להעביר במהירות את החום מיוצר על ידי התקני RF בעלי הספק גבוה, למניעת חימום מקומי וירידת ביצועים.

· תמיכה ברכיבים פסיביים משולבים:

חלק מהמצעים של Rogers (כגון סדרות תואמות LTCC) יכולים להיות משולבים עם רכיבים פסיביים (נגדים, קondenסרים), מה שמקטין את מספר הרכיבים החיצוניים, מאפשר מיניאטיריזציה וקלה במשקל של לוחות מעגלים מודפסים (PCB), ומותאם למקרים עם אילוץ בשטח כגון רחפנים ורדארים רכבתיים. مناسب למקרים עם אילוץ בשטח כגון רחפנים ורדארים רכבתיים.

היתרון של יעילות אנרגטית הנובע ממשפק איבודים נמוך

במגברים של הספק RF ובמודולי שידור של תחנות בסיס, איבודים דיאלקטריים אולטרה נמוכים יכולים להפחית את איבודי האנרגיה במהלך העברת האות, לשפר את יעילות האנרגיה של הציוד, להקטין את צריכה כוללת של המכונה, ולنفس הזמן להפחית את ייצור החום, ובכך לדייק עוד יותר את עיצוב פיזור החום.

בגלל ההבדלים המשמעותיים בתכונות הסובסטרט בין לוחות PCB של Rogers לבין לוחות FR-4 מסורתיים, תהליך הייצור מחייב בקרת תהליכים ממוקדת. הנקודות המרכזיות שיש להתחשב בהן הן:

טיפול בסובסטרט ואחסון

· תנאי אחסון:

חומר הבסיס של Rogers (במיוחד חומרי PTFE) נוטה לספיגת לחות ולכן יש לאחסן אותו בסביבה עם טמפרטורה ורطיבות קבועות (טמפרטורה 20~25 מעלות צלזיוס, רטיבות < 50%). אם לא נעשה בו שימוש מיידי לאחר הפתיחה, יש לחסום אותו באחסון ריק כדי למנוע ספיגת לחות, אשר עלולה לגרום ל образования בועות ולתפירת שכבות במהלך הלحام.

· חיתוך חומר בסיס:

השתמש בכלים מיוחדים מсплав מתכתי קשיח לגזירה כדי למנוע סדקים בקצוות של חומר הבסיס (חומר בסיס PTFE בעל עמידות מוגבלת). לאחר הגזירה, יש לנקות את שברי הקצוות כדי למנוע חסימות על פני השטח של הלוח בתהליכי עיבוד מאוחרים יותר. במהלך עיבוד מאוחר.

· ניקוי פני השטח:

אל תשתמש בסוכני ניקוי אגרסיביים על פני שטח הסובסטרט. מומלץ להשתמש באלכוהול איזופרופיל למחיקה על מנת להסיר כתמי שמן או אבק, כדי למנוע זיהום שעלול להשפיע על חוזק האיגוד של הנחושת שכבת.

תהליך קידור ועיצוב

· פרמטרי קידור:

חומר Rogers על בסיס PTFE характеризуется קשיחות גבוהה ומעבריית חום מוגבלת. בעת קידור, יש לבחור מקדורים מוכסים ביהלום. יש להפחית את מהירות הסיבוב (ב-20% עד 30% נמוכה יותר מאשר ב-FR-4), להגביר את קצב התזונה, ולשפר את הקירור (בעזרת נוזל קירור מתמוסס במים) כדי למנוע שחיקת מקדורים או איבוד חומר הבסיס. במקרה של סובסטרטים ממולאים ניטריד אלומיניום, יש להימנע מיצירת סדקים מיקרוסקופיים במהלך חפור. ניתן לאמץ שיטת חפירה שלב אחר שלב.

· עיבוד קיר החור:

לאחר החפירה, יש צורך בנקיות פלזמה או בעיבוי כימי כדי להסיר שאריות של חומר בסיס מקיר החור (שאריות PTFE קשה במיוחד להסיר), כדי להבטיח דבקות של המתכת על קיר החור.

הימנעו מעיבוי מוגזם שעלול לגרום לקירות חור מחוספסים ולפגוע באחדגוניות של השכבה.

· עיצוב צורה:

משתמשים בחקיקה מדויקת באמצעות CNC או חיתוך לייזר, כדי להימנע מחיתוך דפוק (שעלול לגרום לשכבות נפרדות בחומרים מבוססי PTFE). לאחר החיתוך, יש לagal את הקצוות כדי להסיר שסעים.

מתכת ושזיפה

· טיפול מוקדם בשזיפת נחושת:

השטח של תת-הstrate רוג'רס אינרטי מאוד (במיוחד PTFE), ולכן יש צורך בתהליכי חיסור מיוחדים (כגון טיפול בנפלתן של נתרן, עיבוי פלזמה) כדי להגביר את החיסוריות של השטח עומק של תשתית והגברת הדבקות שכבת הכסף. להימנע מעיבוי מוגזם שעלול לגרום נזק לפני השטח של התשתית.

· פרמטרים של ציפוי אלקטרוכימי:

בזמן ציפוי נחושת, יש להפחית את צפיפות הזרם (15% נמוך יותר מאשר ב-FR-4), להאריך את זמן הציפוי, ולשמור על אחידות של השכבה. בעיצובי נחושת עבים (≥2oz), יש לאמץ ציפוי בשכבות כדי למנוע ס Thickness לא אחיד או חורים קטנים.

· בדיקת השכבה:

لהתמקד בבדיקת הכיסוי וההיצמדות של השכבה על דופן החור. ההיצמדות של השכבה על דופן החור בלוחות PTFE מסוג Rogers צריכה להיות ≥1.5N/מ"מ, כדי למנוע נקיעת השכבה במהלך השימוש בהמשך.

אכלוס ויצירת המעגל

· בחירת תמיסת אכילה:

השתמשו בפתרונות חמצתיים (כגון מערכת כלוריד נחושת) כדי להימנע מפתרונות אטימה בסיסיים שיקלקלו את תボードי רוג'רס (חלק ממצעים ממולאים בחומר קרמי בעלי עמידות בסיסית ירודה); במהלך תהליך האטימה, יש לשלוט בצורה מדוייקת בטמפרטורה (25 עד 30℃) ובמהירות האטימה, כדי למנוע אטימה צדדית מופרזת שעלולה להוביל לצניחה בדיוק המעגל.

· פיצוי קווים:

הגדרת כמות הפיצוי לאטימה מראש לפי סוג החומר הבסיסי (שיעור האטימה הצדדית של חומר בסיס PTFE הוא בערך 8% עד 10%, גבוה יותר מ-FR-4), כדי להבטיח שעומק הקו הסופי יתאים לעיצוב הדרישות; עבור קווים דקים (רוחב קו < 0.1 מ"מ), יש להשתמש בציוד חשיפה בעל דיוק גבוה כדי להימנע מקווים שבורים או קצר.

מסכת הלחמה וטיפול בשטח הפנים

· תואם דיו מסכת הלחמה:

בחרו דיו מסכה רותח עמיד לטמפרטורה גבוהה (Tg > 150°C) שיתאים עם תחתיות רוג'רס כדי למנוע את הפריחה של הדיו בשל הדבקות לקויה לתחתית. כאשר הדפסה מסכת רותם, הלחץ של המגרד צריך להיות מופחת כדי למנוע דיו מלהסתנן לתוך הפער של המעגל.

· תהליך טיפול:

טמפרטורת הקשיחה עבור מסכת הלחץ צריכה להיות מוגברת בהדרגה (מ-80°C ל-150°C בהדרגה) כדי למנוע עיוות של החומר המרכזי שנגרם על ידי עלייה פתאומית בטמפרטורה. זמן הקשיחה הוא 10% עד 20% יותר מאשר של FR-4 כדי להבטיח את הקשיחות המלאה של הדיו.

· בחירת טיפול משטח:

העדיפות של ציפוי זהב (ENIG) או ציפוי עטינה, ולהימנע מחיזוק אוויר חם (HASL) - אוויר חם בטמפרטורה גבוהה יכול לגרום לגרם רוג'רס לגרוף, וחומרים בסיסי PTFE יש עמידות חום מוגבלת יכול לקלקל בקלות את החומר).

תהליך ציפוי

פרמטרים של לומינציה:

הגדר את טמפרטורת הלamination, הלחץ והזמן בהתאם לסוג הסובסטרט כדי להימנע מפירוק הסובסטרט вслיחות טמפרטורה גבוהה מדי או מפרידת השכבות בגלל לחץ לא אחיד.

· טיפול בהסרת דבק:

לפני הלamination, יש לקלף מראש את גיליון ה-PP בטמפרטורה של 100°צ במשך 30 דקות כדי להסיר חומרים נדיפים ולמנוע היווצרות בועות במהלך הלamination. שילוב הסובסטרט של Rogers עם PP צריך להתאים את מקדם ההתפשטות התרמית כדי להפחית עיוות לאחר הלamination. להתאים את מקדם ההתפשטות התרמית כדי להפחית עיוות לאחר הלamination.

· בקרת שטחность:

לאחר לamination של לוח PCB מרובה שכבות מסוג Rogers, יש לבצע דחיסה קרה וקביעה. קצב הקירור צריך לה контрол ב-5°צ/דקה כדי למנוע הפרש טמפרטורות גדול מדי שיגרום לעיוות פני הלוח (עומק העיוות צריך להיות ≤0.3%).

בדיקות ובקרת איכות

· בדיקת תכונות חשמליות:

התמקדו בבדיקת עיכוב הקו, איבוד הכנסה ואחוז הגל העומד. השתמשו במנתח רשת כדי לבצע בדיקה מלאה בתחום התדרים שתוכנן, כדי להבטיח שהתפעול בתדר גבוה עומד בדרישות תקנים.

· בדיקת אמינות:

בצעו מבחני מחזור חום ומחזור לחות כדי לאמת את יציבות הקשירה בין הסובסטרט לשכבה הנחושתית, וכן לשכבה המגנה על הלحام, כדי למנוע כשלים הנגרמים עם הזדקנות סביבתית.

· בדיקת מראה חיצוני:

בדקו את פני הלוח cracks, הפרדה, בועות, קצוות חלקים של המעגלים, ושפכים בקירות החורים, כדי להבטיח שלא קיימים פגמים מראיתיים מובהקים.