Płyta PCB Rogersa

Czym jest płyta drukowana Rogers?

Płyta PCB Rogersa odnosi się do płytki drukowanej o wysokiej wydajności, produkowanej z zastosowaniem specjalistycznych materiałów laminatowych firmy Rogers Corporation, amerykańskiego przedsiębiorstwa zajmującego się zaawansowanymi materiałami i technologią. W przeciwieństwie do konwencjonalnych płyt PCB, wykonanych z żywicy epoksydowej i włókna szklanego, wykorzystuje głównie materiały takie jak poli(tetrafluoroetylen) (PTFE), kompozyty wypełnione ceramiką lub mieszanki węglowodorowe. Jest szczególnie odpowiedni do zastosowań elektronicznych wymagających wysokiej częstotliwości i dużych prędkości oraz uznawany jest za standard w powiązanych dziedzinach. Poniżej znajduje się szczegółowy opis:

Seria materiałów podstawowych

Wyjątkowe Zalety Eksploatacyjne

Niska utrata sygnału:

Materiały te charakteryzują się niskim współczynnikiem strat. Podczas transmisji sygnałów o częstotliwościach powyżej 2 GHz straty są znacznie niższe niż w przypadku tradycyjnych płyt PCB typu FR-4, co skutecznie zapewnia integralność sygnału.

Stabilne właściwości dielektryczne:

Stała dielektryczna pozostaje stabilna w szerokim zakresie temperatury i częstotliwości. Pozwala to inżynierom na dokładne projektowanie obwodów, takich jak dopasowanie impedancji i linie transmisyjne.

Silna zdolność adaptacji do środowiska:

Wiele materiałów z tej serii charakteryzuje się niskim poziomem pochłaniania wilgoci, co umożliwia stabilną pracę w środowiskach o wysokiej wilgotności. Jednocześnie posiadają one wysoką temperaturę szklenia (zazwyczaj powyżej 280°C) oraz doskonałą stabilność termiczną, która prowadzi wytrzymywać ekstremalne zmiany temperatury.

Główne obszary zastosowania

Telekomunikacje:

Jest kluczowym materiałem w modułach RF stacji bazowych 5G, antenach milimetrowych oraz sprzęcie do komunikacji satelitarnej, spełniając wymagania dotyczące niskich strat i szybkiej transmisji sygnału w systemach komunikacyjnych.

Lotnictwo i obronność:

Znajduje zastosowanie w systemach radarowych, modułach naprowadzania rakiet oraz pokładowym sprzęcie elektronicznym dla przestrzeni kosmicznej. Niska emisja gazów oraz odporność na trudne warunki środowiskowe pozwalają mu dostosować się do skomplikowanych warunków panujących w przestrzeni kosmicznej i na polu walki.

Elektronika motoryzacyjna:

Stosowane w radarach samochodowych, modułach komunikacyjnych 5G montowanych na pojazdach oraz systemach sterowania energią w pojazdach napędzanych alternatywną energią, które wytrzymują wysokotemperaturowe i silnie wibracyjne środowisko pracy w pojazdach.

Przyrządy pomiarowe:

Stosowane w generatorach sygnałów wysokiej częstotliwości, analizatorach wektorowych sieci i innych precyzyjnych instrumentach, co gwarantuje dokładność i stabilność pomiarów przyrządów.

Ze względu na znaczące różnice w charakterystyce podłoży między płytami PCB z Rogersa a tradycyjnymi PCB FR-4, proces produkcyjny wymaga skierowanej kontroli szczegółów technologicznych. Należy zwrócić uwagę na następujące podstawowe kwestie:

Przygotowanie i przechowywanie podłoża

· Warunki przechowywania:

Materiały bazowe Rogersa (szczególnie materiały bazowe PTFE) są narażone na pochłanianie wilgoci i powinny być przechowywane w środowisku o stałej temperaturze i wilgotności. Jeśli nie zostaną użyte natychmiast po otwarciu, należy je zapakować pod próżnią i hermetycznie zamknąć, aby zapobiec wchłanianiu wilgoci, które może powodować powstawanie pęcherzy i odwarstwienie podczas lutowania.

· Cięcie podłoża:

Używaj dedykowanych narzędzi z twardego stopu do cięcia, aby zapobiec pękanie krawędzi materiału bazowego. Po cięciu należy usunąć pozostałości z krawędzi, aby zapobiec zadrapaniom powierzchni płytki w trakcie kolejnych etapów przetwarzania.

· Czyszczenie powierzchni:

Nie należy używać silnych korozyjnych środków czyszczących na powierzchni podłoża. Do przetrzania w celu usunięcia plam oleju lub kurzu zalecany jest alkohol izopropylowy, aby uniknąć zanieczyszczeń, które mogą wpłynąć na wytrzymałość połączenia miedzi warstwa.

Proces wiercenia i formowania

· Parametry wiercenia:

Materiał Rogersa na bazie PTFE charakteryzuje się dużą twardością i słabą przewodnością cieplną. Podczas wiercenia należy stosować wierteła pokryte diamentem. Zmniejsz prędkość obrotową, zwiększ posuw i jednocześnie zadbaj o lepsze chłodzenie, aby zapobiec zużyciu wierteł lub ablacji materiału bazowego. W przypadku podłoży wypełnionych azjakiem gliną, konieczne jest uniknięcie powstawania mikropęknięć podczas wiercenia. Można zastosować metodę wiercenia etapowego.

· Przetwarzanie ścian otworów:

Po wierceniu konieczne jest przeprowadzenie czyszczenia plazmowego lub trawienia chemicznego w celu usunięcia pozostałości podłoża ze ścian otworu, zapewniając przyczepność metalizacji na ścianie otworu.

Unikaj nadmiernego trawienia, które może spowodować chropowate ścianki otworów i wpłynąć na jednolitość powłoki.

· Formowanie kształtu:

Zastosowanie precyzyjnego frezowania CNC lub cięcia laserowego pozwala uniknąć tłoczenia. Po przycięciu krawędzie należy przeszlifować, aby usunąć zadziory.

Metalizacja i powlekanie elektrolityczne

· Przygotowanie pod niklowanie miedzią:

Powierzchnia podłoża Rogersa jest wysoce obojętna chemicznie (szczególnie PTFE), dlatego konieczne jest zastosowanie specjalnych procesów matowienia w celu zwiększenia chropowatości powierzchni unikaj nadmiernego chropowacenia, które może spowodować uszkodzenie powierzchni podłoża.

· Parametry powlekania elektrolitycznego:

Podczas powlekania miedzią gęstość prądu należy zmniejszyć (o 15% niższa niż dla FR-4), wydłużyć czas powlekania oraz zapewnić jednolitość powłoki. W przypadku konstrukcji z grubą warstwą miedzi (≥2 uncje), stosuje się powlekanie etapowe należy przyjąć, aby zapobiec nierównej grubości powłoki lub powstawaniu przebić.

· Kontrola powłoki:

Skupić się na sprawdzaniu pokrycia i przylegania powłoki do ścian otworu. Przyleganie powłoki do ścian otworu na płytach drukowanych Rogers z PTFE powinno wynosić co najmniej ≥1,5 N/mm, aby zapobiec odspajaniu się powłoki podczas dalszego użytkowania.

Trawienie i produkcja ścieżek

· Dobór roztworu trawiącego:

Należy stosować kwasowe roztwory trawiące (np. system chlorku miedzi), unikając zasadowych roztworów trawiących, które mogą korodować podłoża Rogersa (niektóre podłoża wypełniane ceramiką charakteryzują się słabej odpornością na alkalia); W trakcie procesu trawienia temperatura (25–30°C) oraz prędkość trawienia muszą być ściśle kontrolowane, aby uniknąć nadmiernego trawienia bocznego, które może prowadzić do obniżenia dokładności ścieżek.

· Kompensacja linii:

Wstępne ustalenie kompensacji trawienia zgodnie z typem materiału podstawowego, aby zapewnić, że końcowa szerokość linii spełnia wymagania projektowe wymagania; Dla cienkich ścieżek (szerokość < 0,1 mm) należy używać precyzyjnego sprzętu do ekspozycji, aby uniknąć przerwanych lub zwartych ścieżek.

Maska lutownicza i obróbka powierzchni

· Zgodność farby maski lutowniczej:

Wybierz odporną na wysoką temperaturę farbę maski lutowniczej (Tg > 150°C), zgodną z podłożami Rogersa, aby zapobiec odspajaniu się farby z powodu słabej przyczepności do podłoża. Podczas nanoszenia maski lutowniczej należy zmniejszyć ciśnienie rakla aby zapobiec przedostawaniu się farby do przestrzeni pomiędzy ścieżkami obwodu.

· Proces utwardzania:

Temperaturę utwardzania maski lutowniczej należy zwiększać stopniowo (od 80°C do 150°C) w celu uniknięcia odkształcenia podłoża spowodowanego nagłym wzrostem temperatury. Czas utwardzania jest o 10%–20% dłuższy niż w przypadku FR-4 aby zapewnić całkowite utwardzenie farby.

· Wybór obróbki powierzchni:

Najpierw rozważyć powlekanie złotem (ENIG) lub cyną, a unikać wyrównywania gorącym powietrzem (HASL) – gorące powietrze o wysokiej temperaturze może spowodować wygięcie się podłoża Rogersa, a materiały bazowe PTFE mają ograniczoną odporność na ciepło .

Proces laminowania

· Parametry laminowania:

Ustawić temperaturę, ciśnienie i czas laminowania zgodnie z typem podłoża, aby uniknąć rozkładu podłoża z powodu zbyt wysokiej temperatury lub odwarstwienia spowodowanego nierównomiernym ciśnieniem.

· Oczyszczanie przed sklejaniem:

Przed laminowaniem półutwardzony arkusz (PP) należy poddać wstępnemu wypiekowi w temperaturze 100℃ przez 30 minut, aby usunąć substancje lotne i zapobiec powstawaniu pęcherzy podczas laminowania. Kombinacja podłoża Rogersa i PP musi dostosować współczynnik rozszerzalności cieplnej, aby zmniejszyć wyginanie po laminowaniu.

· Kontrola płaskości:

Po laminowaniu wielowarstwowej płytki Rogers PCB należy ją poddać chłodzeniu i utrwaleniu. Szybkość chłodzenia powinna być kontrolowana na poziomie 5℃/min, aby uniknąć zbyt dużej różnicy temperatur, która może spowodować wygięcie powierzchni płytki (stopień wygięcia powinien być ≤0,3%).

Testowanie i kontrola jakości

· Testowanie właściwości elektrycznych:

Skupić się na sprawdzaniu impedancji linii, strat wnoszenia oraz współczynnika fali stojącej. Wykorzystać analizator sieciowy do przeprowadzenia testów w całym zaprojektowanym zakresie częstotliwości, aby zagwarantować, że wydajność na wysokich częstotliwościach spełnia standardami.

· Testy niezawodności:

Przeprowadzić testy cykli termicznych oraz testy wilgotnego ciepła, aby zweryfikować stabilność połączenia między podłożem a warstwą miedzi, a także warstwą pasywatną, w celu zapobiegania uszkodzeniom spowodowanym starzeniem się materiału w wyniku oddziaływania środowiska.

· Kontrola wyglądu:

Sprawdzić powierzchnię płytki pod kątem pęknięć, odwarstwień, pęcherzy, gładkości krawędzi ścieżek oraz zadziorów na ściankach otworów, aby upewnić się, że nie ma żadnych widocznych wad wyglądu.