PCB Rogers

Apakah itu Rogers PCB?

PCB Rogers merujuk kepada papan litar bercetak prestasi tinggi yang dikeluarkan menggunakan bahan laminasi khas yang dihasilkan oleh Rogers Corporation, sebuah syarikat bahan dan teknologi maju dari Amerika. Berbeza dengan FR-4 konvensional PCB yang diperbuat daripada resin epoksi dan gentian kaca, ia terutamanya menggunakan bahan seperti politetrafluoroetilena (PTFE), komposit berisi seramik, atau campuran hidrokarbon. Ia sangat sesuai untuk aplikasi elektronik frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi dan dikenali sebagai tolok ukur dalam bidang berkaitan. Berikut adalah pengenalan terperinci:

Siri Bahan Teras

Kelebihan Prestasi Luar Biasa

Kehilangan Isyarat Rendah:

Bahan-bahannya mempunyai faktor lesapan yang rendah. Apabila isyarat dipancarkan pada frekuensi di atas 2GHz, kehilangannya jauh lebih rendah berbanding papan PCB FR-4 tradisional, yang secara berkesan menjamin integriti isyarat.

Sifat Dielektrik Stabil:

Pemalar dielektrik kekal stabil dalam julat suhu dan frekuensi yang luas. Ini membolehkan jurutera mereka litar dengan tepat seperti pencocokan impedans dan talian penghantaran.

Kemampuan adaptasi persekitaran kuat:

Ramai bahan dalam siri ini mempunyai penyerapan air yang rendah, membolehkan operasi yang stabil dalam persekitaran berkelembapan tinggi. Sementara itu, bahan ini mempunyai suhu peralihan kaca yang tinggi (secara amnya melebihi 280°C) dan kestabilan haba yang sangat baik, yang boleh menahan perubahan suhu yang melampau.

Bidang Aplikasi Utama

Telekomunikasi:

Ia merupakan bahan teras untuk modul RF stesen asas 5G, antena gelombang milimeter, dan peralatan komunikasi satelit, yang memenuhi keperluan sistem komunikasi untuk penghantaran isyarat kelajuan tinggi dan kehilangan rendah.

Aerospace dan Pertahanan:

Ia digunakan dalam sistem radar, modul panduan misil, dan peralatan elektronik angkasa lepas. Prestasinya yang rendah dalam pengeluaran gas dan rintangan terhadap persekitaran merbahaya membolehkannya menyesuaikan diri dengan keadaan kompleks di angkasa dan medan pertempuran.

Elektronik Automotif:

Ia digunakan dalam radar automotif, modul komunikasi 5G pemasangan kenderaan, dan sistem kawalan kuasa kenderaan tenaga baharu, yang mampu menahan persekitaran kerja suhu tinggi dan getaran tinggi di dalam kenderaan.

Alat Ujian dan Pengukuran:

Ia digunakan dalam penjana isyarat frekuensi tinggi, penganalisis rangkaian vektor, dan instrumen presisi lain, yang menjamin ketepatan dan kestabilan pengukuran alat tersebut.

Papan litar rogers yang dikeluarkan oleh Rogers Materials, dengan formula substrat unik dan rekabentuk prestasi, mempunyai kelebihan teras berikut berbanding PCBS FR-4 tradisional dan PCBS frekuensi tinggi biasa, terutamanya sesuai untuk senario aplikasi frekuensi tinggi, kelajuan tinggi, dan kebolehpercayaan tinggi:

Prestasi pemindahan isyarat frekuensi tinggi yang maksimum

· Kehilangan dielektrik ultra-rendah:

Faktor kehilangan (Df) substrat Rogers (seperti berasaskan PTFE, komposit berisi seramik) adalah sangat rendah (biasanya < 0.0025@10GHz), jauh lebih rendah daripada FR-4 (Df≈0.02@10GHz), dan isyarat pelemahan berkurang secara ketara dalam jalur frekuensi tinggi di atas 2GHz. Berkesan menjamin integriti isyarat dalam komunikasi 5G, gelombang milimeter dan mikrogelombang untuk mencegah distorsi data atau penurunan kecekapan penghantaran.

· Pemalar dielektrik (Dk) yang stabil:

Pemalar dielektrik berubah sangat sedikit dengan suhu (-55℃ hingga 125℃) dan frekuensi (julat perubahan < ±2%). Jurutera boleh mereka bentuk pencocokan galangan dan saluran penghantaran (seperti saluran mikrolelar dan saluran stripline) dengan tepat untuk memastikan kestabilan prestasi litar RF. Ia sangat sesuai untuk senario yang mempunyai keperluan ketat terhadap ketepatan galangan, seperti radar dan satelit komunikasi.

Kestabilan haba yang sangat baik dan kebolehsesuaian persekitaran

· Suhu peralihan kaca tinggi (Tg) Kebanyakan substrat Rogers mempunyai Tg melebihi 280℃ (sesetengah produk, seperti RO4350B, mempunyai Tg sebanyak 280℃, manakala RT5880 tidak mempunyai titik lengkung yang jelas), yang jauh lebih tinggi daripada FR-4 (Tg≈130℃). Ia tidak menjadi lembut atau berubah bentuk dalam keadaan suhu tinggi dan mampu menahan suhu tinggi semasa penyolderan (260℃) serta persekitaran kerja suhu tinggi jangka panjang.

· Kadar penyerapan air yang rendah:

Kadar penyerapan air substrat kurang daripada 0.03% (kadar penyerapan air FR-4 ≈0.15%), dan tidak mengalami penurunan prestasi dalam persekitaran berkelembapan tinggi (seperti maritim dan stesen pangkalan luar), mengelakkan kerosakan sifat dielektrik atau kakisan jalur yang disebabkan oleh penyerapan wap air, serta memperpanjangkan jangka hayat perkhidmatan PCB.

· Rintangan terhadap persekitaran lasak:

Tahan terhadap sinaran dan kakisan kimia, sesuai untuk senario khas seperti aerospace (sinaran angkasa lepas) dan kawalan perindustrian (persekitaran berasid dan beralkali), dan dengan pelepasan gas yang rendah pelepasan gas (memenuhi piawaian NASA), ia tidak akan membebaskan bahan meruap yang mencemarkan komponen presisi.

Prestasi mekanikal dan pemprosesan yang cemerlang

· Kestabilan dimensi yang tinggi:

Pepejal muai terma (CTE) substrat sepadan dengan baik bersama foil tembaga (CTE pada paksi X/Y ≈14ppm/℃, dan pada paksi Z ≈60ppm/℃). Lengkungan PCB adalah sangat rendah selepas pematerian suhu tinggi atau kitaran suhu, mengurangkan risiko kegagalan pematerian peranti. Ia sangat sesuai untuk pengekalan kepadatan tinggi seperti BGA dan flip-chip.

· Serasi dengan proses PCB konvensional:

Proses pembuatan PCB piawai (pengukiran, pengeboran, metalisasi, pematerian) boleh diadopsi tanpa peralatan khas, dan menyokong tembaga tebal (≥2oz) serta rekabentuk papan berbilang lapisan, menyeimbangkan prestasi tinggi dan kebolehlaksanaan proses serta mengurangkan kesukaran pengeluaran secara besar-besaran.

Sesuai dengan keperluan kuasa tinggi dan integrasi

· Kekonduksian haba yang sangat baik:

Substrat Rogers berisi seramik (seperti RO3003) mempunyai kekonduksian haba sehingga 0.6 W/(m·K), iaitu lebih tinggi daripada FR-4 (0.3 W/(m·K)). Ia boleh mengalirkan haba dengan cepat yang dihasilkan oleh peranti RF berkuasa tinggi, mengelakkan pemanasan setempat dan penurunan prestasi. mengelakkan pemanasan setempat dan penurunan prestasi.

· Sokongan komponen pasif bersepadu:

Sesetengah substrat Rogers (seperti siri serasi LTCC) boleh diintegrasikan dengan komponen pasif (perintang, kapasitor), mengurangkan bilangan komponen luaran, mencapai pengecilan dan pengurangan berat PCB, serta sesuai untuk senario yang terhad ruang seperti dron dan radar kenderaan.

Kelebihan kecekapan tenaga yang dibawa oleh faktor kehilangan rendah

Dalam penguat kuasa RF dan modul pemancar stesen asas, kehilangan dielektrik ultra-rendah dapat mengurangkan kehilangan tenaga semasa pemindahan isyarat, meningkatkan nisbah kecekapan tenaga peralatan, merendahkan penggunaan kuasa keseluruhan mesin, dan pada masa yang sama mengurangkan penghasilan haba, seterusnya mengoptimumkan rekabentuk pembuangan haba.

Disebabkan perbezaan ketara dalam ciri-ciri substrat antara papan rogers pcb dan PCB FR-4 tradisional, proses pembuatan memerlukan kawalan terperinci yang bertujuan. Perkara utama yang perlu diperhatikan adalah seperti berikut:

Rawatan dan penyimpanan substrat

· Keadaan penyimpanan:

Bahan asas Rogers (terutamanya bahan asas PTFE) mudah menyerap lembapan dan harus disimpan dalam persekitaran suhu dan kelembapan malar (suhu 20~25℃, kelembapan < 50%). Jika tidak digunakan segera selepas dibuka, bahan tersebut harus dibungkus vakum dan disegel untuk mencegah penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan gelembung dan pengelupasan semasa penyolderan.

· Pemotongan bahan asas:

Gunakan alat aloi keras khusus untuk pemotongan bagi mengelakkan retak tepi bahan asas (bahan asas PTFE mempunyai ketahanan yang rendah). Selepas pemotongan, serpihan tepi harus dibersihkan untuk mencegah calar pada permukaan papan semasa proses seterusnya.

· Pembersihan permukaan:

Jangan gunakan agen pembersih korosif kuat pada permukaan substrat. Alkohol isopropil digunakan untuk mengelap bagi menghilangkan kesan minyak atau habuk, mengelakkan pencemaran yang boleh menjejaskan kekuatan ikatan tembaga lapisan.

Proses pengeboran dan pembentukan

· Parameter pengeboran:

Bahan Rogers berasaskan PTFE mempunyai kekerasan tinggi dan kekonduksian haba yang rendah. Semasa pengeboran, mata gerudi bersalut berlian harus dipilih. Kurangkan kelajuan putaran (20% hingga 30% lebih rendah daripada FR-4), tingkatkan kadar suapan, dan pada masa yang sama tingkatkan penyejukan (menggunakan pendingin larut air) untuk mencegah hausnya mata gerudi atau ablasi bahan asas. pengeboran. Bagi substrat yang diisi dengan nitrida aluminium, perlu dielakkan pembentukan retak mikro semasa pengeboran. Kaedah pengeboran berperingkat boleh digunakan.

· Rawatan dinding lubang:

Selepas pengeboran, pembersihan plasma atau etching kimia diperlukan untuk menghilangkan serpihan substrat yang tertinggal pada dinding lubang (sisa PTFE sukar dibersihkan), memastikan lekatan metalisasi pada dinding lubang.

Elakkan pengukiran berlebihan yang boleh menyebabkan dinding lubang kasar dan menjejaskan keseragaman lapisan.

· Pembentukan bentuk:

Pengukiran tepat CNC atau pemotongan laser digunakan untuk mengelakkan peninjaman (yang mudah menyebabkan pengelupasan bahan berasaskan PTFE). Selepas pemotongan, tepi perlu digilap untuk membuang teracak.

Metalisasi dan penyaduran elektrik

· Rawatan pra-penyaduran tembaga:

Permukaan substrat Rogers sangat lengai (terutamanya PTFE), oleh itu proses pengkasaran khas (seperti rawatan naftalena natrium, pengukiran plasma) perlu digunakan untuk meningkatkan kekasaran permukaan substrat dan mengukuhkan lekatan lapisan saduran tembaga. Elakkan pengkasaran berlebihan yang boleh merosakkan permukaan substrat.

· Parameter penyaduran elektrik:

Apabila menyadur tembaga, ketumpatan arus perlu dikurangkan (15% lebih rendah daripada FR-4), masa penyaduran harus dilanjutkan, dan lapisan harus sekata. Untuk rekabentuk tembaga tebal (≥2oz), penyaduran berperingkat perlu diadopsi untuk mengelakkan ketebalan salutan yang tidak sekata atau lubang jarum.

· Pemeriksaan salutan:

Fokus pada pemeriksaan liputan dan lekatan salutan pada dinding lubang. Lekatan salutan pada dinding lubang PCB Rogers berbasis PTFE hendaklah ≥1.5N/mm untuk mencegah pengelupasan salutan semasa penggunaan seterusnya.

Pemotongan dan pembuatan litar

· Pemilihan larutan pengecaman:

Gunakan larutan pengecaman berasid (seperti sistem klorida kuprum) untuk mengelakkan larutan beralkali daripada menghakis substrat Rogers (sesetengah substrat berisi seramik mempunyai rintangan alkali yang rendah); Semasa proses pengecaman, suhu (25 hingga 30℃) dan kelajuan pengecaman mesti dikawal dengan ketat untuk mengelakkan pengikisan sisi yang berlebihan, yang boleh menyebabkan penurunan ketepatan litar.

· Pampasan garisan:

Tetapkan jumlah pampasan etching mengikut jenis bahan asas (kadar etching sisi bahan asas PTFE adalah lebih kurang 8% hingga 10%, yang lebih tinggi daripada FR-4) untuk memastikan lebar garisan akhir memenuhi rekabentuk keperluan; Untuk garisan halus (lebar garisan < 0.1mm), peralatan pendedahan presisi tinggi harus digunakan untuk mengelakkan putus garisan atau litar pintas.

Topeng solder dan rawatan permukaan

· Keserasian dakwat topeng solder:

Pilih dakwat topeng solder yang tahan suhu tinggi (Tg > 150℃) yang serasi dengan substrat Rogers untuk mengelakkan dakwat terkopek akibat lekatan yang lemah pada substrat. Apabila mencetak topeng solder, tekanan pengikis perlu dikurangkan untuk mengelakkan dakwat meresap ke dalam ruang litar.

· Proses pengerasan:

Suhu pengerasan untuk topeng solder perlu dinaikkan secara berperingkat (daripada 80℃ kepada 150℃ secara beransur-ansur) untuk mengelakkan ubah bentuk substrat akibat kenaikan suhu mendadak. Masa pengerasan adalah 10% hingga 20% lebih panjang berbanding FR-4 untuk memastikan pengerasan dakwat yang lengkap.

· Pemilihan rawatan permukaan:

Utamakan penyaduran emas (ENIG) atau penyaduran timah, dan elakkan perataan udara panas (HASL) - udara panas bersuhu tinggi boleh menyebabkan substrat Rogers menjadi bengkok, dan bahan asas PTFE mempunyai rintangan haba yang terhad (suhu HASL melebihi 260℃ boleh dengan mudah merosakkan substrat).

Proses Penyatuan

· Parameter laminasi:

Tetapkan suhu, tekanan dan masa laminasi mengikut jenis substrat untuk mengelakkan penguraian substrat akibat suhu terlalu tinggi atau pengelupasan lapisan akibat tekanan yang tidak sekata.

· Rawatan penyingkiran gam:

Sebelum laminasi, helaian pra-keras (PP) perlu dipanaskan awal pada 100℃ selama 30 minit untuk mengeluarkan bahan mudah meruap dan mencegah pembentukan gelembung semasa laminasi. Kombinasi substrat Rogers dan PP perlu sepadan dari segi pekali pengembangan terma bagi mengurangkan kebengkokan selepas laminasi.

· Kawalan keperataan:

Selepas papan PCB Rogers berbilang lapisan dilaminasi, ia perlu ditekan sejuk dan ditetapkan. Kadar penyejukan harus dikawal pada 5℃/min untuk mengelakkan perbezaan suhu yang berlebihan yang menyebabkan lenturan permukaan papan (darjah lenturan harus ≤0.3%).

Ujian dan Kawalan Kualiti

· Pengujian prestasi elektrik:

Fokus pada pemeriksaan impedans saluran, kehilangan sisipan, dan nisbah gelombang berdiri. Gunakan penganalisis rangkaian untuk menjalankan ujian julat penuh dalam jalur frekuensi yang direka untuk memastikan prestasi frekuensi tinggi memenuhi piawaian.

· Pengujian kebolehpercayaan:

Jalankan ujian kitaran haba dan ujian lembap panas untuk mengesahkan kestabilan ikatan antara substrat dan lapisan kuprum, serta lapisan topeng solder, untuk mengelakkan kegagalan yang disebabkan oleh penuaan persekitaran.

· Pemeriksaan rupa luar:

Periksa permukaan papan untuk retakan, pengelupasan, gelembung, tepi litar yang licin, dan tompok pada dinding lubang bagi memastikan tiada kecacatan rupa luar yang jelas.