Роджерс штампани кола

Šta je Rogers PCB?

Роджерс штампани кола односи се на штампану плочу високих перформанси која је направљена од специјализованих ламинираних материјала које производи корпорација Рогерс, амерички предузеће за напредне материјале и технологије. За разлику од уобичајених FR-4 PWB које су направљене од епоксидне смоле и стаклених влакана, оне углавном користе материјале као што су политетрафлуороетилен (PTFE), композити пуњени керамиком или хидрокарбонске комбинације. Посебно су погодне за високе фреквенције и брзе електронске ситуације и познате су као референтне у повезаним областима. У наставку је детаљнији увод: електронске ситуације и познате су као референтне у повезаним областима. У наставку је детаљнији увод:

Серија основних материјала

Истакнуте предности у перформансама

Ниски губици сигнала:

Његови материјали имају низак фактор дисипације. Када се сигнали преносе на фреквенцијама изнад 2GHz, губици су знатно нижи него код традиционалних FR-4 штампаних плоча, што ефикасно осигурава целину сигнала.

Стабилна диелектрична својства:

Диелектрична константа остаје стабилна у широком опсегу температуре и фреквенције. Ово омогућава инжењерима прецизно пројектовање кола као што су усклађивање импедансе и предајници.

Jaka prilagođenost okruženju:

Многи материјали у његовој серији имају низак степен апсорпције воде, омогућавајући стабилан рад у срединама са високом влажношћу. Уз то, имају високе температуре стакласте транзиције (генерално изнад 280°C) и изузетну термичку стабилност, што може поднети екстремне промене температуре.

Основне области примене

Telekomunikacije:

То је основни материјал за РФ модуле базних станица 5G, антене милиметарског таласа и опрему за сателитску комуникацију, који испуњава захтеве за ниском губитком и високом брзином преноса сигнала у комуникационим системима.

Аерокосмичка и одбрана:

Користи се у радарским системима, модулима за вођење ракета и електронској опреми за свемирска возила. Његове ниске перформансе отпуштања гасова и отпорност на неповољне услове омогућавају приспособљавање сложеним условима у свемиру и на бојишту.

Automobilska elektronika:

Користи се у аутомобилском радару, модулама за комуникацију 5G на возилима и системима контроле напајања возила са обновљивом енергијом, што омогућава издржавање радне средине са високим температурама и вибрацијама у возилима.

Инструменти за тестирање и мерење:

Користи се у генераторима високих фреквенција, анализаторима векторских мрежа и другим прецизним инструментима, чиме се осигурава тачност и стабилност мерења инструмената.

Роџерс плоча произведена од стране Роджерс Материјалса, са својом јединственом формулом супстрата и дизајном перформанси, има следеће кључне предности у односу на традиционалне FR-4 штампане плоче и обичне високофреквенцијске плоче, нарочито погодна за примене у високим фреквенцијама, великој брзини и високој сигурности:

Највиша перформанса преноса високих фреквенција

· Екстремно ниски губици диелектрика:

Фактор губитка (Df) Роджерсових супстрата (као што су PTFE-базирани, керамиком пуњени композити) је изузетно низак (обично < 0,0025@10GHz), знатно нижи него код FR-4 (Df≈0,02@10GHz), а атенуација сигнала значајно је смањена у високом фреквенцијском опсегу изнад 2GHz. Ефикасно осигурава интегритет сигнала у 5G, милиметарским таласима и микроталасној комуникацији, спречавајући деформацију података или пад ефикасности преноса.

· Стабилна диелектрична константа (Dk):

Диелектрична константа се изузетно мало мења са температуром (-55℃ до 125℃) и фреквенцијом (опсег флуктуације < ±2%). Инжењери могу прецизно да дизајнирају усклађење импедансе и линије преноса (као што су микротраке и стрип-линије) како би осигурали конзистентност перформанси РФ кола. Посебно је погодан за сценарије са строгим захтевима за тачношћу импедансе, као што су радар и сателитска комуникација.

Изузетна термичка стабилност и приспособљеност околини

· Висока температура стаклене транзиције (Tg) Већина Рогерсових супстрата има Tg изнад 280℃ (неки производи, као што је RO4350B, имају Tg од 280℃, док RT5880 нема изражену тачку прелома), што је знатно више у односу на FR-4 (Tg≈130℃). Не омекшавају се и не деформишу се у условима високе температуре и могу издржати високе температуре заваривања (260℃) као и рад у високотемпературним срединама у дужем временском периоду.

· Низак степен апсорпције воде:

Степен апсорпције воде супстрата је испод 0,03% (степен апсорпције воде FR-4 ≈0,15%), а у условима високе влажности (на пример, морске средине и базе отвореног типа) нема пада перформанси, што спречава погоршање диелектричних својстава или корозију линија услед упијања влаге, продужавајући тиме век трајања ППМ-а.

· Отпорност на неповољне услове:

Отпоран на зрачење и хемијску корозију, погодан за специјалне сценарије као што су аеросвемир (свемирско зрачење) и индустријска контрола (кисела и базна окружења), и са ниским отпуштањем гасова (испуњава стандарде НАСА-е), неће испускати летљиве супстанце које загађују прецизне компоненте.

Изузетна механичка и обрадна перформанса

· Висока стабилност димензија:

Коефицијент термичког ширења (CTE) супстрата добро одговара бакарној фолији (CTE на X/Y оси ≈14ppm/℃, а на Z оси ≈60ppm/℃). Искривљење ППЧ-а је изузетно нisko након заваривања на високој температури или циклирања температуре, чиме се смањује ризик од квара заварених спојева уређаја. Посебно је погодан за високогустинску запаковку као што су BGA и флѝп-чип.

· Компатибилно са конвенционалним процесима ППЧ-а:

Могу се користити стандардни процеси производње ППП-а (трављење, бушење, металлизација, лемљење) без посебне опреме, и подржава дебели бакар (≥2oz) и вишеслојне дизајне плате, што равнотежи високе перформансе и изводљивост процеса изводљивост процеса и смањује тешкоће масовне производње.

Прилагођен захтевима за високом снагом и интеграцијом

· Изузетна топлотна проводљивост:

Супстрати од Роджерса испуњени керамиком (као што је RO3003) имају топлотну проводљивост до 0,6 W/(m·K), што је више него код FR-4 (0,3 W/(m·K)). Они могу брзо да отклоне топлоту коју генеришу РФ уређаји високе снаге, спречавајући локално прегревање и погоршање перформанси.

· Подршка за интегрисане пасивне компоненте:

Неки супстрати од Роджерса (као што су низови компатибилни са LTCC-јем) могу бити интегрисани са пасивним компонентама (отпорници, кондензатори), смањујући број спољних компоненти, постизање минијатурисања и олакшавања ПП, и то што су погодни за сценарије са ограниченим простором, као што су дронови и радари на возилима.

Предност енергетске ефикасности коју доноси низак фактор губитка

У РФ појачавачима снаге и модулима преноса базних станица, ултра ниски губици диелектрика могу смањити губитак енергије током преноса сигнала, побољшати однос енергетске ефикасности опреме, смањити укупну потрошњу енергије машине, и истовремено смањити стварање топлоте, даље оптимизујући дизајн расипања топлоте.

Због значајних разлика у карактеристикама супстрата између Рогерс ПЦБ плоче и традиционалних FR-4 ПЦБ, процес производње захтева циљану контролу детаља процеса. Основне тачке на које треба обратити пажњу су следеће:

Обрада и чување супстрата

· Услови чувања:

Рогерс основни материјали (посебно PTFE основни материјали) склони су упијању влаге и треба их чувати у сталним условима температуре и влажности (температура 20–25℃, влажност < 50%). Ако се након отварања не користе одмах, треба их паковати под вакуумом и затворити како би се спречило упијање влаге, што може довести до стварања мехурића и расслојавања током заваривања.

· Резање основног материјала:

Користите посебна алата од тврдих легура за резање како бисте спречили пуцање ивица основног материјала (PTFE основни материјал има слабу жилавост). Након резања, остатке на ивицама треба очистити да би се спречило оштећење површине плоче током наредних процеса обраде.

· Чишћење површине:

Не користите јаке корозивне средство за чишћење на површини супстрата. Изопропил-алкохол је префериран за брисање како би се уклонили масни трагови или прашину, чиме се спречава контаминација која може утицати на чврстоћу везивања бакра slojeva.

Процес бушења и обраде

· Параметри бушења:

PTFE-базирани Рогерс материјал има високу тврдоћу и слабу топлотну проводљивост. Приликом бушења, треба одабрати бушенице са дијамантским премазом. Смањите брзину ротације (20% до 30% нижу него код FR-4), повећајте брзину подизања, а истовремено побољшайте хлађење (коришћењем водом растворљивог хладњака) како бисте спречили хабање бушенице или аблацију основног материјала. Код супстрата испуњених азотидом алуминијума, неопходно је избећи формирање микропукотина током бушења. Може се применити поступна метода бушења.

· Третман зида рупе:

Након бушења, неопходно је извршити плазма чишћење или хемијско трење како би се уклонили остатци супстрата са зида рупе (остаци PTFE-а тешко се уклањају), чиме се осигурава прилијегање металнизације на зиду рупе.

Izbegavajte preterano trajno prodiranje koje može izazvati hrapave zidove rupa i uticati na jednoličnost prevlake.

· Oblikovanje:

Korišćenje preciznog graviranja sa numeričkim upravljanjem (CNC) ili laserskog rezanja kako bi se izbeglo prorezivanje (što može lako dovesti do odlaminacije materijala na bazi PTFE). Nakon rezanja, rubovi se moraju brušiti kako bi se uklonili žbice.

Metalizacija i galvanizacija

· Pretretman bakrenjem:

Površina Rodžers podloge je visoko inertna (naročito PTFE), pa je potrebno primeniti posebne postupke hrapavljenja (poput tretmana natrijum naftalenom, plazma etkovanja) kako bi se povećala hrapavost površine podloge i poboljšala adhezija sloja bakrenja. izbegavajte preterano hrapavljenje koje može dovesti do oštećenja površine podloge.

· Parametri galvanizacije:

Prilikom bakrenja, gustina struje mora biti smanjena (za 15% niža u odnosu na FR-4), vreme galvanizacije treba produžiti, a prevlaka mora biti ravnomerna. Kod dizajna sa debelim slojevima bakra (≥2oz), segmentna galvanizacija треба усвојити како би се спречила неравномерна дебљина премаза или појава пинхола.

· Контрола премаза:

Фокусирати се на проверу покривености и адхезије премаза на зидовима отвора. Адхезија премаза на зидовима отвора PTFE-базираних Рогерсових ППС-ова треба да буде ≥1,5 N/mm како би се спречило одламање премаза током касније употребе.

Трављење и израда кола

· Избор раствора за трављење:

Користити киселе растворе за трављење (као што је систем бакар-хлорид) како би се избегло корозивно дејство алкалних раствора на Рогерсове подлоге (неке керамиком пуњене подлоге имају слабу отпорност на алкалне средине); Током процеса трављења, температура (25 до 30℃) и брзина трављења морају се строго контролисати како би се спречило прекомерно бочно трављење, што може довести до смањења тачности кола.

· Компензација линија:

Поставите износ компензације трављења према типу основног материјала (стопа бочног трављења ПТФЕ основног материјала је отприлике 8% до 10%, што је више него код FR-4) како би се осигурало да коначна ширина линије испуни захтеве дизајна захтеве; За танке линије (ширина линије < 0,1 mm) треба користити опрему за високопречизну експозицију како би се спречило прекидање или кратки спој.

Лемљива маска и обрада површине

· Компатибилност лемљиве маске:

Одаберите лемљиву маску отпорну на високе температуре (Tg > 150℃) која је компатибилна са Рогерс подлогама како би се спречило одвајање маске услед лошег прилијења за подлогу. Приликом штампања лемљиве маске, притисак ракље треба смањити како би се спречило продирање маске у простор између кола треба смањити како би се спречило продирање маске у простор између кола.

· Процес чвршћења:

Температура чвршћења лемљиве маске треба да се повећава корак по корак (постепено од 80℃ до 150℃) како би се избегла деформација подлоге услед наглог пораста температуре. Време чвршћења је за 10% до 20% дуже него код FR-4 да би се осигурало потпуно отврђивање мастила.

· Избор обраде површине:

Приоритет је златно прекривање (ENIG) или калајно прекривање, а избегавати нивелисање врућим ваздухом (HASL) — врући ваздух високе температуре може изазвати изобличење Рогерсовог супстрата, а PTFE материјали имају ограничено отпорност на топлоту (HASL температуре изнад 260℃ могу лако оштетити супстрат).

Proces laminacije

· Параметри ламинирања:

Поставите температуру, притисак и време ламинирања у зависности од типа супстрата како бисте избегли разградњу супстрата услед превисоке температуре или одламање услед неједнаког притиска.

· Третман уклањања лепка:

Пре ламинирања, прекурени лист (PP) потребно је претходно испецити на 100℃ током 30 минута ради уклањања летљивих супстанци и спречавања стварања мехурића током ламинирања. Комуницирање Рогерсовог супстрата и PP мора одговарати коефицијенту топлотног ширења да би се смањило изобличење након ламинирања.

· Контрола равнине:

Након ламинирања вишеслојне Рогерс PCB плоче, потребно је извршити хладно пресовање и фиксацију. Брзина хлађења треба да буде контролисана на 5℃/min како би се избегао превелики температурни нагиб који може изазвати изобличење површине плоче (степен изобличења треба да буде ≤0,3%).

Испитивање и контрола квалитета

· Тестирање електричних карактеристика:

Фокусирати се на проверу отпорности линија, губитака уметања и односа стајаћих таласа. Користити анализатор мреже за тестирање у целом предвиђеном фреквенцијском опсегу како би се осигурало да високofреквентне карактеристике задовољавају standardi.

· Тестирање поузданости:

Извршити тестове термичког циклирања и тестове влажне топлоте ради провере стабилности везивања између подлоге и слоја бакра, као и слоја отпорног лака, како би се спречио квар услед старења услова средине.

· Визуелна провера:

Проверити површину плоче на пукотине, расслојавање, мехурове, равне ивице кола и натруљке на зидовима рупа како би се осигурало да не постоје очигледни визуелни недостаци.