Placa de Circuito Rogers

O que é PCB da Rogers?

Placa de Circuito Rogers refere-se a uma placa de circuito impresso de alto desempenho fabricada com materiais laminados especiais produzidos pela Rogers Corporation, uma empresa norte-americana de tecnologia e materiais avançados. Diferentemente das placas convencionais FR-4 Fabricadas com resina epóxi e fibra de vidro, ela adota principalmente materiais como politetrafluoretileno (PTFE), compósitos com enchimento cerâmico ou misturas de hidrocarbonetos. É especialmente adequada para aplicações eletrônicas de alta frequência e alta velocidade e é conhecida como referência nos campos relacionados. A seguir está uma introdução detalhada:

Série do Material Núcleo

Vantagens Notáveis de Desempenho

Baixa Perda de Sinal:

Seus materiais possuem um fator de dissipação baixo. Quando os sinais são transmitidos em frequências acima de 2 GHz, a perda é muito menor do que a dos circuitos impressos FR-4 tradicionais, o que efetivamente garante a integridade do sinal.

Propriedades Dielétricas Estáveis:

A constante dielétrica permanece estável dentro de uma ampla faixa de temperatura e frequência. Isso permite que engenheiros projetem com precisão circuitos como casamento de impedância e linhas de transmissão.

Fortes Capacidades de Adaptação ao Ambiente:

Muitos materiais em sua série possuem baixa absorção de água, permitindo operação estável em ambientes de alta umidade. Enquanto isso, apresentam altas temperaturas de transição vítrea (geralmente acima de 280 °C) e excelente estabilidade térmica, o que pode suportar mudanças extremas de temperatura.

Principais áreas de aplicação

Telecomunicações:

É um material essencial para módulos RF de estações base 5G, antenas de ondas milimétricas e equipamentos de comunicação por satélite, atendendo à demanda por transmissão de sinal de baixa perda e alta velocidade em sistemas de comunicação.

Aeroespacial e Defesa:

É aplicado em sistemas de radar, módulos de orientação de mísseis e equipamentos eletrônicos espaciais. Seu baixo desprendimento de gases e resistência a ambientes agressivos permitem adaptação às condições complexas do espaço e do campo de batalha.

Eletrônica Automotiva:

É utilizado em radares automotivos, módulos de comunicação 5G veiculares e sistemas de controle de potência para veículos de nova energia, suportando o ambiente de trabalho com altas temperaturas e alta vibração em veículos.

Instrumentos de Teste e Medição:

É utilizado em geradores de sinal de alta frequência, analisadores de rede vetorial e outros instrumentos de precisão, garantindo a precisão e estabilidade das medições dos instrumentos.

Devido às diferenças significativas nas características do substrato entre placas PCB Rogers e placas PCB FR-4 tradicionais, o processo de fabricação exige um controle direcionado dos detalhes do processo. Os pontos principais a serem observados são os seguintes:

Tratamento e armazenamento do substrato

· Condições de armazenamento:

Os materiais de base Rogers (especialmente os materiais de base PTFE) são propensos à absorção de umidade e devem ser armazenados em um ambiente com temperatura e umidade constantes. Se não forem utilizados imediatamente após a abertura, devem ser embalados a vácuo e selados para evitar absorção de umidade, o que pode causar bolhas e delaminação durante a soldagem.

· Corte do material básico:

Utilize ferramentas dedicadas de liga dura para corte, a fim de evitar rachaduras nas bordas do material de base. Após o corte, os resíduos nas bordas devem ser removidos para evitar arranhões no superfície da placa durante os processos subsequentes.

· Limpeza da superfície:

Não utilize agentes de limpeza fortes e corrosivos na superfície do substrato. Álcool isopropílico é o preferido para limpeza, removendo manchas de óleo ou poeira, evitando contaminações que possam afetar a resistência da união do cobre revestimento.

Processo de perfuração e conformação

· Parâmetros de perfuração:

O material Rogers à base de PTFE possui alta dureza e baixa condutividade térmica. Durante a perfuração, devem ser utilizadas brocas revestidas com diamante. Reduza a velocidade de rotação, aumente a taxa de avanço e, ao mesmo tempo, melhore o resfriamento para evitar desgaste da broca ou ablação do material de base. Para substratos preenchidos com nitreto de alumínio, é necessário evitar a formação de microfissuras durante perfuração. Pode-se adotar um método de perfuração em etapas.

· Tratamento da parede do furo:

Após a perfuração, é necessária uma limpeza a plasma ou ataque químico para remover os resíduos do substrato na parede do furo, garantindo a aderência da metalização na parede do furo.

Evite atacado excessivo que possa causar paredes rugosas nos furos e afetar a uniformidade do revestimento.

· Formação de forma:

É adotada gravação de precisão CNC ou corte a laser para evitar estampagem. Após o corte, as bordas precisam ser lixadas para remover rebarbas.

Metalização e galvanoplastia

· Pré-tratamento de cobrecação:

A superfície do substrato Rogers é altamente inerte (especialmente PTFE), portanto, são necessários processos especiais de rugosidade para aumentar a aderência da superfície rugosidade da superfície do substrato e melhorar a aderência da camada de cobrecação. Evite rugosização excessiva que possa danificar a superfície do substrato.

· Parâmetros de galvanoplastia:

Ao realizar a galvanoplastia de cobre, a densidade de corrente precisa ser reduzida (15% inferior ao FR-4), o tempo de galvanoplastia deve ser prolongado e o revestimento deve ser uniforme. Para projetos com cobre espesso (≥2 oz), galvanoplastia segmentada deve ser adotado para evitar espessura irregular do revestimento ou poros.

· Inspeção do revestimento:

Foque na verificação da cobertura e aderência do revestimento na parede do furo. A aderência do revestimento na parede do furo de PCBS Rogers à base de PTFE deve ser ≥1,5 N/mm para evitar descascamento do revestimento durante uso posterior.

Gravação e fabricação do circuito

· Seleção da solução de gravação:

Utilize soluções ácidas de gravação (como sistema de cloreto de cobre) para evitar que soluções alcalinas corrodam os substratos Rogers (alguns substratos com enchimento cerâmico possuem baixa resistência à álcalis); Durante o processo de gravação, a temperatura (25 a 30 °C) e a velocidade de gravação devem ser rigorosamente controladas para evitar supergravação lateral, o que poderia levar à redução da precisão do circuito.

· Compensação de trilhas:

Pré-defina a quantidade de compensação de gravação de acordo com o tipo de material base para garantir que a largura final da trilha atenda ao projeto requisitos; Para linhas finas (largura < 0,1 mm), deve-se utilizar equipamento de exposição de alta precisão para evitar interrupções ou curtos-circuitos nas trilhas.

Máscara de solda e tratamento superficial

· Compatibilidade da tinta da máscara de solda:

Selecione uma tinta resistente a altas temperaturas (Tg > 150 °C) compatível com substratos Rogers, para evitar descascamento da tinta devido à aderência insuficiente ao substrato. Ao imprimir a máscara de solda, a pressão da lâmina de raspagem deve ser reduzida para evitar que a tinta penetre nas frestas do circuito.

· Processo de cura:

A temperatura de cura da máscara de solda deve ser aumentada progressivamente (de 80 °C até 150 °C gradualmente) para evitar deformação do substrato causada pela elevação brusca da temperatura. O tempo de cura deve ser 10% a 20% mais longo do que o utilizado para FR-4 para garantir a cura completa da tinta.

· Seleção de tratamento superficial:

Priorize banho de ouro (ENIG) ou banho de estanho, e evite nivelamento a ar quente (HASL) - o ar quente de alta temperatura pode causar empenamento do substrato Rogers, e os materiais base PTFE têm resistência térmica limitada .

Processo de Laminação

· Parâmetros de laminação:

Definir a temperatura, pressão e tempo de laminação de acordo com o tipo de substrato, evitando a decomposição do substrato por temperaturas excessivamente altas ou deslaminação devido à pressão irregular.

· Tratamento de remoção de cola:

Antes da laminação, a folha pré-curada (PP) precisa ser pré-assada a 100℃ por 30 minutos para remover substâncias voláteis e prevenir a formação de bolhas durante a laminação. A combinação entre o substrato Rogers e o PP precisa corresponder ao coeficiente de expansão térmica para reduzir a deformação após a laminação.

· Controle de planicidade:

Após o PCB Rogers multicamada ser laminado, é necessário realizar a prensagem a frio e o ajuste. A taxa de resfriamento deve ser controlada em 5℃/min para evitar uma diferença de temperatura excessiva que possa causar empenamento da superfície da placa (o grau de empenamento deve ser ≤0,3%).

Testes e Controle de Qualidade

· Testes de desempenho elétrico:

Focar na inspeção da impedância das trilhas, perda de inserção e razão de onda estacionária. Utilizar um analisador de rede para realizar testes em toda a faixa de frequência projetada, garantindo que o desempenho em alta frequência atenda aos padrões.

· Testes de confiabilidade:

Realizar testes de ciclagem térmica e testes de umidade e calor para verificar a estabilidade da adesão entre o substrato e a camada de cobre, bem como a camada de máscara de solda, prevenindo falhas causadas pelo envelhecimento ambiental.

· Inspeção visual:

Verificar a superfície da placa quanto a rachaduras, descolamento, bolhas, bordas das trilhas lisas e rebarbas nas paredes dos furos, garantindo que não haja defeitos aparentes.