Высокочастотная плата F4B (подложка из ПТФЭ) в настоящее время является основной подложкой для высокочастотных сценариев, таких как связь 5G, спутниковая связь, радар миллиметрового диапазона и т. д. Ее основные преимущества заключаются в чрезвычайно низких диэлектрических потерях и превосходной стабильности диэлектрической проницаемости. Однако из-за особых физических и химических свойств материала ПТФЭ существует множество технических препятствий, которые отличаются от обычной плиты FR-4 при полной технологической обработке.
Основные параметры ядра и стабильность диэлектрической проницаемости
Типичные параметры модели: в условиях тестирования на частоте 10 ГГц основная плата F4BM265 имеет диэлектрическую проницаемость (DK) 2,65 ± 0,05, коэффициент потерь (DF) всего 0,0013 и DF всего 0,0019 на частоте 20 ГГц, что намного лучше, чем у обычной платы fr4.
Преимущества стабильности диэлектрической проницаемости: использование научного соотношения стеклоткани и смолы из ПТФЭ для сжатия обеспечивает более широкий диапазон диэлектрической проницаемости, чем у обычных листов из ПТФЭ. Колебания DK между партиями можно контролировать в пределах ± 0,05, а дрейф импеданса микрополосковых линий сопротивлением 50 Ом можно контролировать в пределах ± 3 Ом в высокочастотном диапазоне 28 ГГц, избегая резкого ухудшения обратных потерь.
Обязательное условие гарантии стабильности: перед производством необходимо повторно протестировать Dk/Df каждой партии плат методом резонансной полости. Могут быть выпущены только партии с измеренными значениями, которые строго соответствуют входным проектным данным, чтобы избежать влияния на электрические характеристики всей платы из-за отклонений в партиях подложек.
Трудности основной обработки и целевые решения
1. Трудности в процессе бурения
Сложность исполнения: материал ПТФЭ мягкий и обладает высокой прочностью. При обработке обычными сверлильными иглами материал «режется ножом», а не разрезается, что легко может вызвать волочение, заусенцы и отслаивание стенки отверстия. Накопление тепла при сверлении также может привести к плавлению ПТФЭ и его прилипанию к стенкам отверстия.
Решение: при использовании нового твердосплавного сверла с углом при вершине 130 градусов скорость шпинделя регулируется в диапазоне от 60 000 до 80 000 об/мин, а многоступенчатые сверла с проклейкой используются для уменьшения единичного объема резания и накопления тепла. В F4B отечественного производства используется накладка из алюминиевой пластины, а после сверления с помощью пневматических пистолетов высокого-давления сдувается пыль внутри отверстия. Острые края отверстия обрабатываются вручную, механическая полировка запрещена во избежание расширения и деформации пластины.
2. Порог ядра металлизации отверстия
Сложность исполнения: материал ПТФЭ имеет чрезвычайно низкую поверхностную энергию (около 18 дин/см²), сильную химическую инертность, а обычный процесс химического осаждения меди не может эффективно прилипать, что является основным техническим порогом для высокочастотной обработки пластин F4B.
Решение: при использовании стандартной плазменной активации поверхностная энергия стенок пор увеличивается до более чем 52 дин/см² за счет физической бомбардировки и химических реакций, обеспечивая идеальную поверхность соединения для осаждения меди; Также можно использовать специальные высокочастотные средства для обработки пор-, вымачивая их в течение получаса перед началом процесса осаждения меди. Толщину пор меди следует контролировать минимум 18 мкм и в среднем 20 мкм. Рекомендуется использовать импульсное гальванопокрытие для увеличения толщины пор меди до значения, превышающего или равного 25 мкм для смешанной пластины.
3. Передача графики и контроль расширения размера.
Сложность: коэффициент теплового расширения листа F4B в 13 раз больше, чем у стали, а его текстура мягкая и легко деформируется под воздействием внешних сил. При обычном экспонировании пленки трудно обеспечить точность ширины линии в пределах ± 0,02 мм, а после прессования много-плиты может возникнуть отклонение от межслойного выравнивания.
Решение: благодаря использованию технологии прямой лазерной визуализации LDI точность графического позиционирования контролируется на уровне 5 мкм, а в цехе экспонирования поддерживается постоянная температура 23 ± 1 градус и постоянная влажность 50 ± 5%; Создайте базу данных для компенсации расширения и сжатия различных моделей плат F4B и заранее сопоставьте коэффициенты компенсации на этапе CAM. Отклонение между размером готового изделия и расчетным значением можно контролировать в пределах менее или равного ± 0,075 мм.
4. Трудности в процессе паяльной маски.
Сложность выполнения: характеристики низкой поверхностной энергии ПТФЭ могут привести к плохой адгезии зеленого масла, что делает его склонным к вспениванию и отслаиванию зеленого масла во время обработки, что влияет на надежность поверхности плиты.
Решение: перед паяльной маской для предварительной-обработки используются пластины, промытые кислотой, а механическая шлифовка и чистка щеткой полностью запрещены, чтобы избежать деформации пластины и улучшить адгезию поверхности пластины, уменьшить пенообразование зеленого масла и проблемы с отслаиванием от корня.
Основные сценарии применения
Высокочастотная-плата F4B, обладающая стабильными высокочастотными электрическими характеристиками и высокой-эффективностью, в настоящее время широко используется в радиочастотных областях, таких как фазовращатели, делители мощности, ответвители, питающие сети, фазированные антенные решетки, оборудование спутниковой связи, антенны базовых станций 5G и т. д. Это экономически-эффективный выбор для замены импортных материалов плат Rogers в сценариях среднего и высокого уровня, высоких-частот.