Высокочастотная обработка поверхности печатных плат — это основной процесс, обеспечивающий целостность высокочастотных-сигналов, который должен разрабатываться с учетом четырех основных требований: низкие потери, низкий уровень паразитных помех, высокая стабильность и коррозионная стойкость. Любой дефект поверхности может увеличить вносимые потери более чем на 0,5 дБ и даже привести к сбою передачи высокочастотного сигнала. Ниже приведены подробные этапы производства и ключевые аспекты основных-процессов высокочастотной обработки поверхности:
Производственные этапы основного-процесса высокочастотной обработки поверхности
1. Химическое иммерсионное золото (ENIG, подходит для сценариев 5–24 ГГц)
Полный процесс: травление и очистка → микротравление → предварительное погружение → активация → химическое никелирование → химическое погружение в золото, включая 6 химических резервуаров и почти сотню мер химического контроля.
Параметры сердечника: толщина слоя никеля 5-10 мкм, толщина слоя золота 0,05-0,1 мкм, удельное сопротивление 2,4 мкм·см, шероховатость поверхности Ra менее или равна 0,15 мкм.
2. Химическое серебрение (подходит для миллиметровых волн 24–60 ГГц)
Полный процесс: Двойное обезжиривание → Мягкое микротравление → Промывка кислотой → Очистка чистой водой → Химическое осаждение серебра → Двухслойное защитное покрытие. Защитную обработку необходимо завершить в течение 30 минут после нанесения серебра.
Параметры сердцевины: Толщина слоя серебра 2-5 мкм, удельное сопротивление 1,6 мкм·см, шероховатость поверхности Ra менее или равна 0,08 мкм, общая толщина защитного покрытия менее или равна 0,3 мкм.
3. Органическая паяльная паста OSP (подходит для недорогих-сценариев в диапазоне 1–10 ГГц).
Полный процесс: обезжиривание → микротравление → промывка кислотой → очистка чистой водой → органическое покрытие → очистка и сушка, время обработки менее или равно 2 минутам для одной платы.
Параметры сердцевины: толщина органической пленки 0,3-0,4 мкм, удельное сопротивление соответствует меди (1,7 мкм·см), шероховатость поверхности Ra менее или равна 0,1 мкм.
4. Химическое никель-палладиевое покрытие (ENEPIG, подходит для сценариев высокой надежности, таких как спутниковая связь)
Полный процесс: удаление масла перед обработкой → точное микротравление → химическое никелирование → химическое палладиевое покрытие → иммерсионное золото → пост-обработка в вакууме, работающая в среде с низким содержанием кислорода на протяжении всего процесса.
Параметры сердцевины: слой никеля 5-8 мкм, слой палладия 0,1-0,3 мкм, слой золота 0,05 мкм, удельное сопротивление 2,2 мкм·см, шероховатость поверхности Ra менее или равна 0,12 мкм.
Эксклюзивные ключевые меры предосторожности при высоких частотах
1. Строгий контроль шероховатости поверхности.
Для контроля шероховатости подложки от источника необходимо выбрать электролитическую медную фольгу с низкой шероховатостью (Ra=0.08-0.12 мкм).
В процессе микротравления используется мягкий раствор для микротравления (концентрация персульфата натрия 80-100 г/л), а количество удаляемой медной фольги строго контролируется на уровне 0,3-0,5 мкм, чтобы избежать чрезмерного микротравления и чрезмерной шероховатости.
Конечный продукт Ra должен быть меньше или равен 0,1 мкм. При сигнале 10 ГГц уменьшение Ra с 0,3 мкм до 0,1 мкм может снизить потери в проводнике на 30%.
2. Равномерность покрытия и контроль импеданса.
Высокочастотные печатные платы большого размера требуют добавления направляющих полос шириной 5 мм по краям, чтобы избежать отклонения толщины покрытия, вызванного разницей скорости потока между краями и центром раствора лекарственного средства.
Для химического покрытия используется вращающийся гальванический резервуар (скорость 5-10 об/мин), а для гальванического покрытия используется процесс импульсного покрытия, позволяющий контролировать отклонение толщины покрытия в пределах ± 10% и предотвращать внезапные изменения импеданса.
Чрезмерное отклонение толщины покрытия может напрямую привести к снижению обратных потерь с -20 дБ до -15 дБ, что серьезно повлияет на качество передачи высокочастотного сигнала.
3. Процесс серебрения для антиоксидантной защиты.
Немедленно нанесите двухслойное защитное покрытие после осаждения серебра: внутренний слой представляет собой органическую пленку производного бензотриазола толщиной 0,05–0,1 мкм, а внешний слой представляет собой перфторполиэфирное низкодиэлектрическое покрытие с ε r менее или равным 2,2.
Готовый продукт должен быть упакован в вакууме и храниться с осушителями, при температуре окружающей среды, контролируемой на уровне 25 ± 5 градусов, и влажности менее или равной 50%, чтобы избежать скачка контактного сопротивления, вызванного окислением слоя серебра.
Незащищенные посеребренные пластины, хранящиеся при комнатной температуре в течение 3 месяцев, увеличивают контактное сопротивление с 8 мОм до 30 мОм, а вносимые потери на частоте 28 ГГц увеличиваются на 0,6 дБ/100 мм.
4. Coating adhesion and welding reliability
В ходе предварительной-обработки поверхность платы должна быть очищена от масляных пятен и оксидных слоев. Прочность покрытия на отслаивание после микрокоррозии должна быть больше или равна 0,8 Н/мм, чтобы избежать отслоения покрытия после пайки оплавлением.
Высокочастотную-плату необходимо проверить путем пайки оплавлением при температуре 260 градусов более трех раз, с углом смачивания при сварке менее или равным 30 градусам и без проблем с виртуальной пайкой или отслаиванием покрытия.
Запрещается непосредственно прикасаться к обрабатываемой поверхности платы голыми руками, так как остатки отпечатков пальцев могут привести к локальному нарушению адгезии покрытия и нарушению передачи сигнала.
5. Полный технологический экологический контроль.
Все концентрации лекарственных препаратов необходимо отслеживать в-онлайн режиме реального времени. Например, в процессе осаждения золота концентрацию ионов золота следует стабильно контролировать на уровне 0,5-0,8 г/л, чтобы избежать колебаний состава покрытия.
Параметры обработки поверхности различных-частотных подложек (ПТФЭ, углеводородные композиты и т. д.) необходимо адаптировать отдельно, и запрещается использовать один и тот же набор параметров процесса с обычными плитами FR-4.
Готовый продукт подвергается 100% выборочному тестированию вносимых потерь, чтобы гарантировать, что приращение вносимых потерь на частоте 10 ГГц составляет менее или равно 0,2 дБ/100 мм, что соответствует требованиям сценариев с высокими-частотами.