Rogers PCB

Rogers PCB là gì?

Rogers PCB chỉ một bảng mạch in hiệu suất cao được sản xuất bằng các vật liệu laminate chuyên dụng do Rogers Corporation sản xuất, một doanh nghiệp công nghệ và vật liệu tiên tiến của Mỹ. Khác với các bảng mạch in FR-4 thông thường Được làm từ nhựa epoxy và sợi thủy tinh, loại này chủ yếu sử dụng các vật liệu như polytetrafluoroethylene (PTFE), các hợp chất gốm được bổ sung hoặc hỗn hợp hydrocarbon. Nó đặc biệt phù hợp với các ứng dụng điện tử tần số cao và tốc độ cao và được biết đến như tiêu chuẩn trong các lĩnh vực liên quan. Dưới đây là phần giới thiệu chi tiết:

Dòng Vật liệu Lõi

Ưu điểm Hiệu suất Nổi bật

Tổn hao tín hiệu thấp:

Vật liệu của nó có hệ số tổn hao thấp. Khi tín hiệu được truyền ở tần số trên 2GHz, tổn hao thấp hơn nhiều so với các mạch in FR-4 truyền thống, điều này hiệu quả đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu.

Tính chất điện môi ổn định:

Hằng số điện môi giữ nguyên ổn định trong một phạm vi rộng về nhiệt độ và tần số. Điều này cho phép các kỹ sư thiết kế chính xác các mạch như phối hợp trở kháng và đường truyền.

Khả Năng Thích Nghi Môi Trường Mạnh:

Nhiều vật liệu trong dòng sản phẩm của nó có khả năng hấp thụ nước thấp, cho phép hoạt động ổn định trong môi trường độ ẩm cao. Đồng thời, chúng có nhiệt độ chuyển thủy tinh cao (thường trên 280°C) và tính ổn định nhiệt tuyệt vời, điều đó có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Điện thông tin:

Là vật liệu cốt lõi cho các mô-đun RF trạm gốc 5G, ăng-ten sóng milimet và thiết bị thông tin vệ tinh, đáp ứng nhu cầu truyền tín hiệu tốc độ cao và tổn hao thấp trong các hệ thống truyền thông.

Không gian và Quốc phòng:

Được ứng dụng trong các hệ thống radar, mô-đun dẫn đường tên lửa và thiết bị điện tử dùng trên không gian. Hiệu suất thoát khí thấp và khả năng chịu đựng môi trường khắc nghiệt giúp thích nghi với các điều kiện phức tạp trong không gian và chiến trường.

Điện tử ô tô:

Nó được sử dụng trong radar ô tô, các mô-đun truyền thông 5G trên xe và hệ thống điều khiển điện năng cho phương tiện năng lượng mới, có khả năng chịu được môi trường làm việc nhiệt độ cao và rung động mạnh trong xe.

Thiết bị kiểm tra và đo lường:

Nó được sử dụng trong các máy phát tín hiệu tần số cao, máy phân tích mạng véc-tơ và các thiết bị chính xác khác, đảm bảo độ chính xác và ổn định của phép đo thiết bị.

Do sự khác biệt đáng kể về đặc tính vật liệu nền giữa bảng mạch rogers pcb và các bảng mạch FR-4 truyền thống, quá trình sản xuất đòi hỏi phải kiểm soát có mục tiêu các chi tiết quy trình. Các điểm chính cần lưu ý như sau:

Xử lý và bảo quản vật liệu nền

· Điều kiện bảo quản:

Vật liệu nền Rogers (đặc biệt là vật liệu nền PTFE) dễ hấp thụ độ ẩm và cần được bảo quản trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm ổn định. Nếu không sử dụng ngay sau khi mở bao, cần đóng gói chân không và hàn kín để ngăn hấp thụ độ ẩm, tránh gây ra hiện tượng bong lớp và tạo bọt trong quá trình hàn.

· Cắt vật liệu nền:

Sử dụng dụng cụ cắt chuyên dụng bằng hợp kim cứng để tránh nứt mép vật liệu nền. Sau khi cắt, cần làm sạch vụn cạnh để ngăn ngừa trầy xước bề mặt bảng mạch trong các công đoạn gia công tiếp theo.

· Làm sạch bề mặt:

Không sử dụng các chất tẩy rửa ăn mòn mạnh trên bề mặt vật liệu nền. Nên dùng cồn isopropyl để lau nhằm loại bỏ dầu mỡ hoặc bụi, tránh nhiễm bẩn có thể ảnh hưởng đến độ bám dính của đồng phủ.

Quy trình khoan và tạo hình

· Thông số khoan:

Vật liệu Rogers nền PTFE có độ cứng cao và khả năng dẫn nhiệt kém. Khi khoan, nên chọn mũi khoan phủ kim cương. Giảm tốc độ quay, tăng tốc độ tiến dao, đồng thời tăng cường làm mát để tránh mài mòn mũi khoan hoặc bay hơi vật liệu nền. Đối với các đế được điền bằng nitride nhôm, cần tránh hình thành các vết nứt vi mô trong quá trình khoan. Có thể áp dụng phương pháp khoan từng bước.

· Xử lý thành lỗ:

Sau khi khoan, cần thực hiện làm sạch plasma hoặc ăn mòn hóa học để loại bỏ các mảnh vụn nền còn sót lại trên thành lỗ, đảm bảo độ bám dính của lớp kim loại hóa trên thành lỗ.

Tránh ăn mòn quá mức có thể gây ra thành lỗ thô ráp và ảnh hưởng đến độ đồng đều của lớp phủ.

· Tạo hình:

Sử dụng gia công khắc chính xác bằng CNC hoặc cắt bằng tia laser để tránh dập biên. Sau khi cắt, cần mài các cạnh để loại bỏ ba via.

Kim loại hóa và mạ điện

· Xử lý trước khi mạ đồng:

Bề mặt chất nền Rogers có độ trơ rất cao (đặc biệt là PTFE), do đó cần áp dụng các quy trình làm nhám đặc biệt để tăng độ bám dính bề mặt của chất nền và cải thiện độ bám dính của lớp mạ đồng. Tránh làm nhám quá mức có thể gây hư hại bề mặt chất nền.

· Thông số mạ điện:

Khi mạ đồng, cần giảm mật độ dòng điện (thấp hơn 15% so với FR-4), kéo dài thời gian mạ và đảm bảo lớp phủ đồng đều. Đối với thiết kế đồng dày (≥2oz), mạ phân đoạn nên được áp dụng để ngăn ngừa độ dày lớp phủ không đồng đều hoặc các lỗ kim.

· Kiểm tra lớp phủ:

Tập trung kiểm tra độ phủ và độ bám dính của lớp phủ trên thành lỗ. Độ bám dính của lớp phủ trên thành lỗ của PCB Rogers dựa trên PTFE nên ≥1,5N/mm để ngăn ngừa hiện tượng bong tróc lớp phủ trong quá trình sử dụng sau này. sử dụng sau này.

Ăn mòn và chế tạo mạch

· Lựa chọn dung dịch ăn mòn:

Sử dụng các dung dịch ăn mòn axit (như hệ đồng clorua) để tránh dung dịch ăn mòn kiềm làm ăn mòn các nền Rogers (một số nền có chứa gốm có khả năng chịu kiềm kém); Trong quá trình ăn mòn, nhiệt độ (25 đến 30℃) và tốc độ ăn mòn phải được kiểm soát chặt chẽ để tránh ăn mòn hai bên quá mức, có thể dẫn đến giảm độ chính xác của mạch.

· Bù trừ đường mạch:

Đặt trước lượng bù ăn mòn theo loại vật liệu nền để đảm bảo chiều rộng đường dẫn cuối cùng đáp ứng thiết kế yêu cầu; Đối với các đường dẫn nhỏ (chiều rộng < 0,1mm), cần sử dụng thiết bị phơi sáng độ chính cao để tránh đứt mạch hoặc chập mạch.

Lớp phủ hàn và xử lý bề mặt

· Khả năng tương thích mực phủ hàn:

Chọn mực phủ hàn chịu nhiệt độ cao (Tg > 150℃) tương thích với nền Rogers để ngăn mực bị bong tróc do độ bám dính kém với nền. Khi in lớp phủ hàn, áp lực của lưỡi gạt cần được giảm xuống để tránh mực thấm vào khe hở của mạch.

· Quy trình đóng rắn:

Nhiệt độ đóng rắn lớp phủ hàn cần được tăng dần từng bước (từ 80℃ đến 150℃ dần dần) để tránh biến dạng nền do tăng nhiệt độ đột ngột. Thời gian đóng rắn dài hơn 10% đến 20% so với FR-4 để đảm bảo mực được đóng rắn hoàn toàn.

· Lựa chọn xử lý bề mặt:

Ưu tiên mạ vàng (ENIG) hoặc mạ thiếc, và tránh mạ bằng khí nóng (HASL) - khí nóng nhiệt độ cao có thể làm cong vênh chất nền Rogers, và vật liệu nền PTFE có khả năng chịu nhiệt hạn chế .

Quy trình Ghép lớp

· Thông số ép lớp:

Thiết lập nhiệt độ, áp suất và thời gian ép lớp phù hợp với loại tấm nền để tránh phân hủy tấm nền do nhiệt độ quá cao hoặc bong lớp do áp suất không đồng đều.

· Xử lý loại bỏ keo:

Trước khi ép lớp, cần sấy trước tấm bán cứng (PP) ở 100℃ trong 30 phút để loại bỏ các chất dễ bay hơi và ngăn ngừa tạo bọt trong quá trình ép lớp. Sự kết hợp giữa tấm nền Rogers và PP cần phù hợp về hệ số giãn nở nhiệt để giảm hiện tượng cong vênh sau khi ép lớp.

· Kiểm soát độ phẳng:

Sau khi bảng mạch Rogers nhiều lớp được ép dán, cần phải ép nguội và định hình. Tốc độ làm nguội nên được kiểm soát ở mức 5℃/min để tránh chênh lệch nhiệt độ quá lớn gây cong vênh bề mặt bảng mạch (mức độ cong vênh phải ≤0,3%).

Kiểm tra và Kiểm soát Chất lượng

· Kiểm tra tính năng điện:

Tập trung kiểm tra trở kháng đường mạch, tổn hao chèn và tỷ số sóng đứng. Sử dụng máy phân tích mạng để kiểm tra toàn dải trong dải tần đã thiết kế nhằm đảm bảo hiệu suất cao tần đáp ứng tiêu chuẩn.

· Kiểm tra độ tin cậy:

Thực hiện các bài kiểm tra chu kỳ nhiệt và kiểm tra nhiệt ẩm để xác minh độ ổn định liên kết giữa lớp nền và lớp đồng, cũng như lớp phủ hàn, nhằm ngăn ngừa sự cố do lão hóa môi trường.

· Kiểm tra ngoại hình:

Kiểm tra bề mặt bảng mạch có vết nứt, bong lớp, bọt khí, các cạnh mạch có nhẵn mịn, và các thành lỗ có ba via hay không để đảm bảo không có khuyết tật ngoại hình rõ ràng.