Высокоскоростнойвысокочастотная печатная платаявляется основным оператором передачи сигналов высокопроизводительного оборудования, такого как базовые станции 5G, серверы искусственного интеллекта, автомобильные радары миллиметрового диапазона, спутниковая связь и т. д. Основная цель его производства — добиться низких потерь сигнала, точного согласования импедансов и высокой целостности сигнала. Требования к выбору материалов и полному контролю технологического процесса значительно выше, чем к обычным платам FR-4.
Основные моменты выбора материала
Материалы являются основой для определения характеристик высокоскоростных-скоростных и высокочастотных-плат печатных плат, и систематический выбор должен осуществляться по трем основным параметрам: низкие потери, высокая стабильность и технологическая адаптируемость.
1. Выбор основной подложки
Диэлектрические свойства подложки напрямую определяют качество передачи сигнала, и выбор должен следовать четырехэтапной логике: «уровень определения скорости, стабильность определения окружающей среды, адаптация процесса определения структуры и стоимость определения партии»:
Основные требования к индикатору: Диэлектрическая проницаемость (Dk) должна быть стабильной в диапазоне от 2,0 до 4,0, а колебания должны быть менее ± 0,05 в широком диапазоне частот и температур; Коэффициент диэлектрических потерь (Df) ниже 0,002–0,005 на частоте 10 ГГц; Коэффициент водопоглощения составляет менее 0,02%; Коэффициент теплового расширения (КТР) соответствует медной фольге и составляет примерно 17 ppm/градус.
Основные сценарии адаптации субстрата:
Серия из ПТФЭ (политетрафторэтилена): например, Rogers RO3000/4000, Taconic TLY, Df всего 0,0004, подходит для сценариев миллиметровой волны и сверхвысокой скорости передачи данных выше 56 Гбит/с.
Углеродно-водородные керамические композитные материалы, такие как Rogers RO4350B, можно смешивать с FR-4, обеспечивая баланс между производительностью и стоимостью обработки, и они являются основным выбором в диапазоне частот 10–30 ГГц.
Модифицированная эпоксидная смола: например, Panasonic Megtron серии Isola I-Tera MT40. Подходит для средних и высоких скоростей 10-25 Гбит/с, совместима с традиционными процессами бессвинцовой пайки оплавлением.
Избегание селекции: категорически запрещено заменять высокочастотные-подложки обычными FR-4 во избежание сильного затухания сигнала на высоких частотах; Строго соблюдайте принцип «первым поступил — первым вышел из материалов», чтобы предотвратить отклонения диэлектрических параметров, вызванные старением материала.
2. Выбор несущих проводников и вспомогательных материалов.
Медная фольга: предпочтительна сверх-медная фольга HVLP с шероховатостью поверхности Rz, контролируемой ниже 2 мкм, что значительно снижает потери в высокочастотном-проводнике, вызванные скин-эффектом; В сверхвысокоскоростном канале можно использовать катаную медь RA для достижения максимально гладкого эффекта медной поверхности.
Обработка поверхности. Для высокочастотных сценариев предпочтительны процессы осаждения серебра и органической паяльной маски OSP, чтобы избежать дополнительных радиочастотных потерь, вызванных слоем никеля при нанесении золота ENIG; Используйте процесс иммерсионного золота только в сценариях, требующих высокой надежности сварки.
Резист для припоя: выберите специальный высокочастотный-резист для припоя с низким Dk и низким Df, чтобы избежать дополнительных вносимых потерь и помех при передаче сигнала, вызванных покрытием проводов обычным резистом для припоя.
Основные моменты управления всем процессом
Производительность массового производства и стабильность характеристик высокоскоростных-высокоскоростных-частотных печатных плат зависят от исключительно точного контроля на протяжении всего процесса, а требования к точности управления для основных процессов намного выше, чем для обычных печатных плат.
1. Технология бурения и обратного бурения
Используя совершенно новое нешлифованное сверло в сочетании с толстой алюминиевой крышкой и меламиновой подушкой высокой-плотности, с эксклюзивными параметрами «высокая скорость, малая скорость подачи», шероховатость стенок отверстий строго контролируется в пределах 20 мкм, чтобы избежать присыпки и расслоения основы.
Чтобы решить проблему помех высокочастотного сигнала от остаточных свай, используется прецизионный процесс обратного сверления для контроля точности глубины в пределах 4 мил, что полностью устраняет смещение импеданса и перекрестные помехи сигнала, вызванные избыточными колоннами отверстий. Это важный процесс для печатных плат миллиметрового диапазона.
Погрешность межслоевого выравнивания положения отверстия не должна превышать 0,05 мм, чтобы предотвратить отклонения в электрических характеристиках, вызванные межслоевым смещением; Доску с сильным влагопоглощением необходимо запекать при температуре 150 градусов в течение 4 часов после сверления для удаления влаги.
2. Процесс металлизации отверстий
Химическая инертность поверхности высокочастотных-подложек, таких как ПТФЭ, чрезвычайно высока, и традиционные процессы осаждения меди не могут обеспечить надежное соединение, что является самой большой трудностью в производстве:
При использовании плазменной активации (комбинация O₂/CF₄/N₂) или процесса активации раствором нафталина натрия инертные молекулярные цепи на поверхности подложки разрушаются, а сила связи между слоем меди и подложкой увеличивается до 1,2-1,5 Н/мм.
Надлежащим образом увеличьте концентрацию раствора меднения, продлите время реакции, отключите ультразвуковую функцию меднения проволоки, убедитесь, что толщина медной стенки отверстия превышает или равна 25 мкм, соответствует требованию 20% утолщения стандарта IPC класса 2 и избегайте теплового расширения по оси Z-, вызывающего разрушение стенки отверстия.
3. Процесс переноса графики и травления.
Строго контролируйте допуск ширины линии в пределах ± 2% и используйте стократное зеркало, чтобы проверить ширину линии и расстояние между микрополосковой линией на первой плате, чтобы обеспечить точность импеданса.
Точно контролируйте скорость и однородность травления, чтобы обеспечить гладкие края схемы без заусенцев, избегая помех, вызванных рассеянием сигнала; Остаточную медь в пределах 2,54 мм вокруг вытравленной микрополосковой линии необходимо тщательно удалить, при этом категорически запрещается соскабливать остатки меди лезвием.
Большинство листов ПТФЭ запрещено шлифовать после травления, чтобы не повредить плоскостность медной поверхности и не внести дополнительные потери.
4. Ламинированный процесс
Точно контролируйте три основных параметра: температуру, давление и время ламинирования, обеспечивая равномерную растекаемость клея полуотвержденного листа (полипропиленового листа), отсутствие пузырей или расслоений между слоями, а также контролируя допуск по толщине носителя в очень небольшом диапазоне, непосредственно обеспечивая постоянство импеданса.
Соответствие КТР различных материалов необходимо проверять для многослойных структур смешанного давления, чтобы предотвратить появление трещин на стенках отверстий и расслоение во время многократного прессования и пайки оплавлением; Перед ламинированием листов ПТФЭ их необходимо прокалить при температуре 150 градусов в течение 2 часов, чтобы удалить влагу и избежать вспенивания после ламинирования.