Rogers PCB

Kas ir Rogers PCB?

Rogers PCB attiecas uz augstas veiktspējas drukāto platīti, ko ražo, izmantojot speciālus lamināta materiālus, kurus ražo Rogers Corporation, amerikāņu uzņēmums, kas specializējas advanced materiālos un tehnoloģijās. Atšķirībā no parastajām FR-4 PCB, kuras izgatavotas no epoksīda sveķiem un stiklšķiedras, tā galvenokārt izmanto tādus materiālus kā politetrafluoretilēns (PTFE), keramikas pildījuma kompozītmateriāli vai ogļūdeņražu maisījumi. Tā īpaši piemērota augstfrekvences un augstas ātrdarbības elektronisko lietojumu jomām un tiek uzskatīta par standartu attiecīgajās nozarēs. Šeit ir detalizēts ievads:

Galvenais materiālu klāsts

Izcilas veiktspējas priekšrocības

Zema signāla zudums:

Tā materiāliem ir zems disipācijas faktors. Kad signāli tiek pārraidīti ar frekvencēm virs 2 GHz, zudumi ir daudz zemāki salīdzinājumā ar tradicionālajām FR-4 PCB, kas efektīvi nodrošina signāla integritāti.

Stabili dielektriskie raksturlielumi:

Dielektriskā konstante paliek stabila plašā temperatūru un frekvenču diapazonā. Tas ļauj inženieriem precīzi projektēt shēmas, piemēram, pretestības pielāgošanu un transmisijas līnijas.

Spēcīga vides pielāgojamība:

Daudzi tā sērijas materiāli uzrāda zemu mitruma uzsūkšanos, kas nodrošina stabilu darbību augstas mitruma vides apstākļos. Tikmēr tiem ir augstas stikla pārejas temperatūras (parasti virs 280 °C) un izcila termiskā stabilitāte, kas spēj izturēt ekstrēmas temperatūras svārstības.

Galvenās pielietošanas jomas

Telekomunikācijas:

Tas ir pamatmateriāls 5G bāzes staciju RF moduļiem, milimetru viļņu antenām un satelītu sakaru aprīkojumam, kas atbilst zema zuduma un augstas ātrums pārraides prasībām sakaru sistēmās.

Aerospaces un aizsardzības:

To izmanto radara sistēmās, raķešu vadības moduļos un kosmosa elektronikas iekārtās. Tā zemā iztvaikošanas veidošanās un izturība pret agresīvām vides ietekmēm ļauj pielāgoties sarežģītajiem apstākļiem kosmosā un kaujas laukā.

Automobiļu elektronika:

To izmanto automašīnu radaros, transportlīdzekļu 5G sakaru moduļos un jaunās enerģijas transportlīdzekļu enerģijas vadības sistēmās, kas spēj izturēt augstu temperatūru un lielu vibrāciju darba vidi transportlīdzekļos.

Testēšanas un mērīšanas instrumenti:

To izmanto augstfrekvences signālu ģeneratoros, vektoru tīkla analizatoros un citos precīzijas instrumentos, kas nodrošina mērījumu precizitāti un stabilitāti.

Rogers materiālu ražotā dēļ izgatavotā rogers platīte, ar tās unikālo pamatnes formulu un veiktspējas dizainu, ir šādas galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām FR-4 PCB un parastajām augstfrekvences PCB, īpaši piemērota augstfrekvences, augstas ātrdarbības un augstas uzticamības lietojumprogrammām:

Izcila augstfrekvences signālu pārraides veiktspēja

· Ļoti zemi dielektriskie zudumi:

Rogers pamatnes (piemēram, PTFE bāzes, keramikas piepildīti kompozīti) zuduma faktors (Df) ir ļoti zems (parasti < 0,0025@10GHz), daudz zemāks nekā FR-4 (Df≈0,02@10GHz), un signāla slāpējums ir ievērojami samazināts augstfrekvences diapazonā virs 2 GHz. Efektīvi nodrošina signāla integritāti 5G, milimetru viļņu un mikroviļņu sakarē, novēršot datu izkropļojumus vai pārraides efektivitātes kritumu.

· Stabils dielektriskais konstante (Dk):

Dielēktriskā konstante mainās ārkārtīgi maz ar temperatūru (-55℃ līdz 125℃) un frekvenci (svārstību diapazons < ±2%). Inženieri precīzi var projektēt pretestības pielāgošanu un pārraides līnijas (piemēram, mikrostrip līnijas un stripline līnijas), lai nodrošinātu RF shēmu veiktspējas vienmērīgumu. Tas ir īpaši piemērots situācijām, kurām tiek izvirzīti stingri prasījumi attiecībā uz pretestības precizitāti, piemēram, radaros un satelīta sakarē.

Izcila termiskā stabilitāte un vides pielāgošanās spēja

· Augsta stikla pārejas temperatūra (Tg) Vairumā Rogers pamatnes materiālu Tg ir virs 280℃ (dažiem produktiem, piemēram, RO4350B, Tg ir 280℃, savukārt RT5880 nav acīmredzama lūzuma vieta), kas ir daudz augstāka nekā FR-4 (Tg≈130℃). Tie nekļūst mīksti vai deformējas augstās temperatūras apstākļos un iztur augstas temperatūras lodēšanu (260℃) un ilgstošu darbu augstā temperatūrā.

· Zems mitruma uzsūkšanās rādītājs:

Substrāta ūdens uzņemšanas līmenis ir mazāks par 0,03% (FR-4 ūdens uzņemšanas līmenis ≈0,15%), un tajā nav veiktspējas pasliktināšanās augstas mitruma vides apstākļos (piemēram, jūras un āra bāzes stacijās), izvairoties no dielektrisko īpašību pasliktināšanās vai vadu korozijas, ko izraisa mitruma uzņemšana, kā arī palielinot PCB kalpošanas laiku. un āra bāzes stacijās), izvairoties no dielektrisko īpašību pasliktināšanās vai vadu korozijas, ko izraisa mitruma uzņemšana, kā arī palielinot PCB kalpošanas laiku.

· Noturība pret agresīviem apstākļiem:

Noturīgs pret starojumu un ķīmisko koroziju, piemērots speciāliem scenārijiem, piemēram, aviācijai un kosmonautikai (kosmosa starojums) un rūpnieciskajai vadībai (skābes un sārmu vides), kā arī ar zemu iztvaikošanu (atbilst NASA standartiem), tas neizdalīs iztvaikojošas vielas, kas piesārņotu precīzus komponentus. neizdalīs iztvaikojošas vielas, kas piesārņotu precīzus komponentus.

Izcila mehāniskā izturība un apstrādes veiktspēja

· Augsta izmēru stabilitāte:

Termiskās izplešanās koeficients (CTE) substrātam labi atbilst vara folijai (CTE pa X/Y asi ≈14 ppm/℃ un pa Z asi ≈60 ppm/℃). PCB izliekums ir ļoti zems pēc augstas temperatūras lodēšanas vai temperatūras cikliskas maiņas, samazinot ierīces lodēšanas bojājumu risku. Īpaši piemērots augstas blīvuma iepakošanai, piemēram, BGA un flip-chip tehnoloģijā.

· Savietojams ar parastajiem PCB procesiem:

Var izmantot standarta PCB ražošanas procesus (ēdēšana, urbošana, metalizācija, lodēšana), nepieciešams speciāls aprīkojums, un tas atbalsta biezu varu (≥2 oz) un daudzslāņu plāksnju dizainus, līdzsvarojot augstu veiktspēju un procesa īstenojamību, kā arī samazinot masveida ražošanas sarežģītību.

Pielāgojas augstas jaudas un integrācijas prasībām

· Izcila siltumvadītspēja:

Keramikas piepildīti Rogers substrāti (piemēram, RO3003) siltumvadītspēja sasniedz 0,6 W/(m·K), kas ir augstāk nekā FR-4 materiālam (0,3 W/(m·K)). Tie spēj ātri novadīt siltumu radīts ar augstas jaudas RF ierīcēm, novēršot lokālu pārkarsēšanos un veiktspējas pasliktināšanos.

· Atbalsts integrētajiem pasīvajiem komponentiem:

Daži Rogers substrāti (piemēram, LTCC saderīgie sērijas) var tikt integrēti ar pasīvajiem komponentiem (rezistori, kondensatori), samazinot ārējo komponentu skaitu, sasniedzot PCB miniatūrizāciju un atvieglojumu, kas piemērots telpiski ierobežotām situācijām, piemēram, dronēm un transportlīdzekļu radariem. piemērots telpiski ierobežotām situācijām, piemēram, dronēm un transportlīdzekļu radariem.

Enerģijas efektivitātes priekšrocība, ko nodrošina zemais zaudējumu koeficients

RF jaudas pastiprinātājos un bāzes staciju pārraides moduļos ļoti zemi dielektriskie zaudējumi var samazināt enerģijas zudumus signāla pārraides laikā, uzlabot iekārtas enerģijas efektivitātes attiecību, samazināt kopējo patērēto jaudu mašīnā un vienlaikus samazināt siltuma izdalīšanos, vēl vairāk optimizējot dzesēšanas dizainu. mašīnā, un vienlaikus samazināt siltuma izdalīšanos, vēl vairāk optimizējot dzesēšanas dizainu.

Sakarā ar ievērojamām atšķirībām starp rogers PCB plates un tradicionālo FR-4 PCB materiālu īpašībām, ražošanas procesam ir nepieciešama mērķtiecīga kontrole pār procesa detaļām. Galvenie aspekti, kas jāievēro:

Substrāta apstrāde un uzglabāšana

· Uzglabāšanas apstākļi:

Rogers pamatmateriāli (īpaši PTFE pamatmateriāli) viegli uzsūc mitrumu, tādēļ tos jāuzglabā pastāvīgā temperatūrā un mitrumā (temperatūra 20–25 °C, mitrums < 50 %). Ja pēc atvēršanas tie netiek izmantoti nekavējoties, tos jāiepakoj vakuumā un hermētiski, lai novērstu mitruma uzsūkšanos, kas var izraisīt burbuļveidošanos un slāņu atdalīšanos laikā, kad tiek veikta lodēšana.

· Pamata griešana:

Izmantojiet speciālus cietā sakausējuma instrumentus griešanai, lai novērstu bāzes materiāla malu plaisāšanu (PTFE bāzes materiālam ir zema izturība pret triecieniem). Pēc griešanas jānotīra malu atkritumi, lai novērstu skrāpējumus plāksnes virsmā turpmākās apstrādes laikā.

· Virsmas tīrīšana:

Nedrīkst izmantot stiprus korozīvus tīrīšanas līdzekļus uz bāzes materiāla virsmas. Ieteicams izmantot izopropilspirtu, lai noslauktu eļļas traipus vai putekļus, izvairīties no piesārņojuma, kas var ietekmēt vara līmēšanas stiprumu slānis.

Urbšanas un formas veidošanas process

· Urbšanas parametri:

PTFE bāzēts Rogers materiāls ir augstas cietības un zemas siltumvadītspējas. Urbjot, jāizvēlas dimanta pārklāti urbji. Jāsamazina rotācijas ātrums (par 20% līdz 30% zemāks nekā FR-4), jāpalielina padeves ātrums un vienlaikus jāuzlabo dzesēšana (izmantojot ūdenī šķīstošu dzesēšanas šķidrumu), lai novērstu urbju nodilšanu vai bāzes materiāla ablatāciju. Alumīnija nitrīdu saturošiem pamatnēm jāizvairās no mikroplaisu veidošanās laikā urbšana. Var pieņemt pakāpenisku urbšanas metodi.

· Urbuma sienas apstrāde:

Pēc urbšanas nepieciešama plazmas tīrīšana vai ķīmiskais grauvēšana, lai noņemtu atlikušos substrāta atkritumus no urbuma sienas (PTFE atlikumi ir grūti noņemami), nodrošinot metālizācijas saistīšanos ar urbuma sienu.

Izvairieties no pārmērīga grauvēšanas, kas var izraisīt raupjas urbuma sienas un ietekmēt pārklājuma vienmērīgumu.

· Formas veidošana:

Izmanto CNC precīzās gravēšanas vai lāzera griešanas metodes, lai izvairītos no izgriešanas (kas var viegli izraisīt PTFE bāzes materiālu slāņošanos). Pēc griešanas malas jānosedz, lai noņemtu uzgaumītes.

Metālizācija un elektrolītiskā pārklāšana

· Varšanas pārklājuma sagatavošana:

Rogers substrāta virsma ir ļoti inerta (īpaši PTFE), tāpēc ir jāizmanto speciālas rupjēšanas metodes (piemēram, nātrija naftalīna apstrāde, plazmas grauvēšana), lai palielinātu virsmas substrāta raupjumu un uzlabot vara pārklājuma saistīšanos. Izvairieties no pārmērīgas raupjināšanas, kas var izraisīt substrāta virsmas bojājumus.

· Elektrolītiskās pārklāšanas parametri:

Veicot vara elektrolītisko pārklāšanu, strāvas blīvums jāsamazina (par 15% zemāks nekā FR-4), elektrolītiskās pārklāšanas laiks jāpagarina un pārklājumam jābūt vienmērīgam. Biezāka vara dizainam (≥2 uncijas), jāizmanto posmos veikta elektrolītiskā pārklāšana lai novērstu nevienmērīgu pārklājuma biezumu vai caurumiņus.

· Pārklājuma pārbaude:

Jāpievērš uzmanība pārklājuma segumam un saistīšanās stiprumam caurumu sienās. PTFE bāzes Rogers PCB caurumu sienās pārklājuma saistīšanās stiprumam jābūt ≥1,5 N/mm, lai novērstu pārklājuma nolobīšanos turpmākā lietojumā.

Ārdīšana un shēmas izgatavošana

· Ārdīšanas šķīduma izvēle:

Izmantojiet skābainas ēdināšanas šķīdumus (piemēram, vara hlorīda sistēmu), lai izvairītos no sārmainu ēdināšanas šķīdumu izraisītas korozijas uz Rogers materiāla pamatnēm (dažiem keramikas pildītiem materiāliem raksturīga zema sārmu izturība); Ēdināšanas procesā (25 līdz 30 °C) un ēdināšanas ātrumu stingri jākontrolē, lai izvairītos no pārmērīgas sānu ēdināšanas, kas var novest pie precizitātes samazināšanās shēmā.

· Līnijas kompensācija:

Iepriekš iestatiet ēdināšanas kompensācijas daudzumu atkarībā no pamatmateriāla tipa (PTFE pamatmateriāla sānu ēdināšanas ātrums ir aptuveni 8% līdz 10%, kas ir augstāks nekā FR-4), lai nodrošinātu, ka galīgais līnijas platums atbilst projektēšanas prasmēm; Smalkām līnijām (līnijas platums < 0,1 mm) jāizmanto augstas precizitātes ekspozīcijas aprīkojums, lai izvairītos no pārrāvumiem vai īssavienojumiem.

Lodēšanas maska un virsmas apstrāde

· Lodēšanas maskas tintes savietojamība:

Izvēlieties augstas temperatūras izturīgu lodēšanas maskas tinti (Tg > 150℃), kas savietojama ar Rogers pamatnēm, lai novērstu tās atdalīšanos no pamatnes dēļ sliktas saistības. Kad tiek drukāta lodēšanas maska, skrāpēja spiediens jāsamazina, lai novērstu tintes iesūkšanos shēmas spraugā.

· Caurināšanas process:

Lodēšanas maskas caurināšanas temperatūra jāpaaugstina pakāpeniski (no 80℃ līdz 150℃ pakāpeniski), lai izvairītos no pamatnes deformācijas, ko izraisa pēkšņs temperatūras pieaugums. Caurināšanas ilgums ir par 10% līdz 20% garāks nekā FR-4 materiālam lai nodrošinātu pilnīgu tintes caurināšanu.

· Virsmas apstrādes izvēle:

Prioritāte jādod zeltēšanai (ENIG) vai cinkēšanai un jāizvairās no karstgaisa līmeņošanas (HASL) — augsta temperatūra var izraisīt Rogers pamatnes izkropļojumu, un PTFE bāzes materiāliem ir ierobežota termiskā izturība (HASL temperatūras virs 260℃ var viegli bojāt pamatni).

Laminēšanas process

· Laminēšanas parametri:

Iestatiet laminēšanas temperatūru, spiedienu un laiku atbilstoši substrāta tipam, lai izvairītos no substrāta sadalīšanās pārāk augstas temperatūras dēļ vai atslāņošanās dēļ, kas izraisīta ar nesaderīgu spiedienu.

· Līmes noņemšanas apstrāde:

Pirms laminēšanas priekšlaminēto plāksni (PP) jāapstrādā 100 °C temperatūrā 30 minūtes, lai noņemtu gāzveida vielas un novērstu burbuļu veidošanos laminēšanas laikā. Rogers substrāta un PP kombinācijai jābūt saskaņotai ar termiskās izplešanās koeficientu, lai samazinātu izkropļojumus pēc laminēšanas.

· Plakstuma kontrole:

Pēc daudzslāņu Rogers PCB laminēšanas to nepieciešams dzesēt zem spiediena. Dzesēšanas ātrumam jābūt 5 °C/min, lai izvairītos no pārmērīgas temperatūras starpības, kas izraisa plates virsmas izkropļojumu (izkropļojuma pakāpe jābūt ≤0,3%).

Testēšana un kvalitātes kontrole

· Elektrisko parametru testēšana:

Koncentrējieties uz līnijas pretestības, ievietošanas zuduma un stāvošā viļņa attiecības pārbaudi. Izmantojiet tīkla analizatoru, lai veiktu pilna diapazona testēšanu projektētajā frekvences joslā, lai nodrošinātu, ka augstfrekvences veiktspēja atbilst standarti.

· Uzticamības testēšana:

Veiciet termo cikliskos testus un mitruma siltuma testus, lai pārbaudītu saistības stabilitāti starp pamatni un vara slāni, kā arī lodpārklājuma slāni, lai novērstu bojājumus, ko izraisa vides novecošanās.

· Vizuālā pārbaude:

Pārbaudiet plates virsmu, vai tajā nav plaisu, slāņošanās, burbuļu, aprites gludām malām un skaidrām caurumu sienām, lai nodrošinātu, ka nav redzamu ārēju defektu.