Плати з матеріалів Rogers

Що таке Rogers PCB?

Плати з матеріалів Rogers вказує на високопродуктивну друковану плату, виготовлену з використанням спеціалізованих матеріалів для шарування, які виробляє корпорація Rogers Corporation, американське підприємство з передових матеріалів і технологій. На відміну від звичайних плат FR-4 Які виготовлені з епоксидної смоли та скловолокна, вона в основному використовує матеріали, такі як політетрафторетилен (PTFE), керамічні композити або вуглеводневі суміші. Особливо підходить для високочастотних та високошвидкісних електронних застосувань і вважається еталоном у відповідних галузях. Нижче наведено детальне ознайомлення:

Серія основних матеріалів

Виняткові експлуатаційні переваги

Низькі втрати сигналу:

Їхні матеріали мають низький коефіцієнт розсіювання. Коли сигнали передаються на частотах понад 2 ГГц, втрати значно нижчі, ніж у традиційних друкованих платах FR-4, що ефективно забезпечує цілісність сигналу.

Стабільні діелектричні властивості:

Діелектрична проникність залишається стабільною в широкому діапазоні температур і частот. Це дозволяє інженерам точно проектувати такі схеми, як узгодження опорів та лінії передачі.

Міцна Екологічна Приспільність:

Багато матеріалів із цієї серії мають низьке водопоглинання, що забезпечує стабільну роботу в умовах високої вологості. У той же час вони мають високу температуру склування (як правило, понад 280 °C) та відмінну термостійкість, що дозволяє витримувати екстремальні зміни температури.

Основні галузі застосування

Телекомунікації:

Це ключовий матеріал для РЧ-модулів базових станцій 5G, міліметрових хвильових антен та обладнання супутникового зв'язку, який відповідає вимогам до низьких втрат і високошвидкісної передачі сигналів у системах зв'язку.

Аерокосмічна та оборонна промисловість:

Використовується в радарних системах, модулях наведення ракет та бортовому електронному обладнанні для космічних апаратів. Його низьке виділення газів і стійкість до жорстких умов дозволяють адаптуватися до складних умов у космосі та на полі бою.

Автомобільна електроніка:

Застосовується в автомобільних радарах, модулях бортового зв'язку 5G та системах керування енергопостачанням у транспортних засобах із новими джерелами енергії, витримуючи високотемпературне й високовібраційне середовище роботи в автомобілях.

Випробувальне та вимірювальне обладнання:

Використовується в генераторах високочастотних сигналів, векторних аналізаторах мереж та інших прецизійних приладах, забезпечуючи точність і стабільність вимірювань приладів.

Через значні відмінності в характеристиках основ між платами rogers pcb та традиційними FR-4 PCB, процес виробництва вимагає цілеспрямованого контролю деталей технологічного процесу. Основні моменти, на які слід звернути увагу, такі:

Обробка та зберігання основи

· Умови зберігання:

Основні матеріали Rogers (особливо матеріали на основі ПТЕФ) схильні до вбирання вологи та повинні зберігатися в умовах постійної температури та вологості. Якщо матеріал не використовується відразу після відкриття, його слід запакувати під вакуумом і герметично закрити, щоб запобігти вбиранню вологи, яке може призвести до утворення бульбашок і розшарування під час паяння.

· Різання основи:

Використовуйте спеціальні тверді сплавні інструменти для різання, щоб запобігти утворенню тріщин на краях основного матеріалу. Після різання необхідно прибрати уламки з краю, щоб запобігти подряпинам поверхні плати під час подальшої обробки.

· Очищення поверхні:

Не використовуйте сильні агресивні чистячі засоби на поверхні основи. Для протирання, щоб видалити жирові плями або пил, краще використовувати ізопропіловий спирт, уникайте забруднення, яке може вплинути на міцність зчеплення міді шару.

Свердління та формування

· Параметри свердління:

Матеріал Rogers на основі ПТЕФ має високу твердість і погану теплопровідність. При свердлінні слід використовувати свердла з алмазним покриттям. Зменшити швидкість обертання, збільшити подачу та одночасно покращити охолодження, щоб запобігти зносу свердла або абляції основного матеріалу. Для підкладок, наповнених нітридом алюмінію, необхідно уникати утворення мікротріщин під час свердління. Можна застосувати поступовий метод свердління.

· Обробка стінок отворів:

Після свердління необхідно провести плазмове очищення або хімічне травлення, щоб видалити залишки матеріалу підкладки зі стінок отвору, забезпечуючи адгезію металізації на стінках отвору.

Уникайте надмірного травлення, яке може призвести до шорстких стінок отворів і вплинути на рівномірність покриття.

· Формування форми:

Використовується точне гравіювання за допомогою ЧПУ або лазерна різка, щоб уникнути штампування. Після різання краї необхідно обробити для видалення заусенців.

Металізація та електролітичне покриття

· Передопрацювання під міднення:

Поверхня субстрату Роджерса є високостійкою (особливо PTFE), тому потрібно застосовувати спеціальні процеси матування для збільшення поверхні уникайте надмірного шорсткування, яке може пошкодити поверхню субстрату.

· Параметри електролітичного покриття:

Під час електролітичного міднення необхідно знизити густину струму (на 15% нижчу, ніж для FR-4), подовжити час покриття та забезпечити рівномірність покриття. Для конструкцій із товстим шаром міді (≥2 oz) — ступінчасте електролітичне покриття має бути прийнято, щоб запобігти нерівномірній товщині покриття або утворенню пінхолів.

· Перевірка покриття:

Зосередьтеся на перевірці покриття та адгезії шару на стінках отвору. Адгезія покриття на стінках отворів у друкованих платах Rogers на основі ПТЕФ має бути ≥1,5 Н/мм, щоб запобігти відшаруванню покриття під час подальшого використання.

Травлення та виготовлення провідників

· Вибір травильного розчину:

Використовуйте кислі травильні розчини (наприклад, система хлориду міді), щоб уникнути корозії основи Rogers лужними розчинами (деякі керамічні наповнені основи мають погану стійкість до лугів); під час процесу травлення температуру (25–30 °C) та швидкість травлення необхідно суворо контролювати, щоб уникнути надмірного бічного травлення, яке може призвести до зниження точності схеми.

· Компенсація ліній:

Заздалегідь встановлюється компенсація травлення відповідно до типу основного матеріалу, щоб забезпечити відповідність кінцевої ширини лінії проекту вимогам; Для тонких ліній (ширина лінії < 0,1 мм) слід використовувати обладнання високої точності для експонування, щоб уникнути обривів або коротких замикань.

Лак для паяльної маски та поверхнева обробка

· Сумісність фарби для паяльної маски:

Оберіть фарбу для паяльної маски, стійку до високих температур (Tg > 150 °C), сумісну з підкладками Rogers, щоб запобігти відшаруванню фарби через погане зчеплення з підкладкою. Під час друкування паяльної маски слід зменшити тиск ракеля щоб запобігти проникненню фарби в зазори схеми.

· Процес затвердіння:

Температуру затвердіння паяльної маски слід поступово підвищувати (поступово від 80 °C до 150 °C), щоб уникнути деформації підкладки через різкий підйом температури. Час затвердіння на 10–20 % довший, ніж для FR-4 для забезпечення повного затвердіння чорнила.

· Вибір обробки поверхні:

Першочергово використовується покриття золотом (ENIG) або оловом, і слід уникати вирівнювання гарячим повітрям (HASL) — гаряче повітря високої температури може спричинити деформацію субстрату Роджерса, а матеріали на основі PTFE мають обмежену термостійкість .

Процес ламінації

· Параметри ламінування:

Встановлюйте температуру, тиск і час ламінування відповідно до типу основи, щоб уникнути розкладання основи через надмірну температуру або розшарування через неоднаковий тиск.

· Обробка видалення клею:

Перед ламінуванням напівзатвердлий лист (PP) потрібно попередньо витримати при 100 ℃ протягом 30 хвилин, щоб видалити леткі речовини та запобігти утворенню бульбашок під час ламінування. Комбінація основи Rogers і PP має відповідати коефіцієнту теплового розширення, щоб зменшити деформацію після ламінування.

· Контроль плоскості:

Після ламінування багатошарової друкованої плати Rogers необхідно провести холодне пресування та витримку. Швидкість охолодження має контролюватися на рівні 5℃/хв, щоб уникнути надмірної різниці температур, яка може призвести до короблення поверхні плати (ступінь короблення має бути ≤0,3%).

Тестування та контроль якості

· Тестування електричних характеристик:

Особливу увагу приділити перевірці хвильового опору ліній, втрат при проходженні сигналу та коефіцієнта стоячої хвилі. Використовувати аналізатор мережі для повного тестування в заданому частотному діапазоні, щоб забезпечити відповідність високочастотних характеристик стандартів.

· Тестування надійності:

Проводити термоциклування та випробування у вологому гарячому середовищі для перевірки стійкості зчеплення між основою та мідним шаром, а також шаром паяльної маски, щоб запобігти відмовам, спричиненим старінням у різних умовах експлуатації.

· Огляд зовнішнього вигляду:

Перевірити поверхню плати на наявність тріщин, розшарувань, бульбашок, наявність гладких країв провідників, заусенців на стінках отворів, щоб переконатися у відсутності очевидних дефектів зовнішнього вигляду.