Speciale procesvereisten in de productie van hoogfrequente PCB's

Hoogfrequente PCB's, zoals die met materialen als TP1020, vereisen een reeks gespecialiseerde productieprocessen om optimale prestaties te garanderen in toepassingen die op 10 GHz en verder werken.In tegenstelling tot standaard FR4-gebaseerde PCB's, deze hoogwaardige substraten vereisen nauwkeurige controle over elke productiefase om de elektrische integriteit, dimensionale stabiliteit en materiaal eigenschappen te behouden.
 

Materiaal hanteren en voorbereiden
De unieke samenstelling van hoogfrequente materialen zoals TP1020 “keramisch gevulde polyphenyleenoxide (PPO) hars zonder glasvezelversterking ”verplicht gespecialiseerde manipulatieprotocollen.Voor het lamineeren, moet de grondstof worden opgeslagen in een gecontroleerde omgeving met een luchtvochtigheid van minder dan 30% en een temperatuur van 23 ± 2 °C. Dit voorkomt vochtopname (kritisch gezien de 0.0 van TP1020).01% maximaal absorptiesnelheid) die dielektrische constante variaties van meer dan ±0 kunnen veroorzaken.2 bij 10 GHz.
 

Voor het snijden en snoeien zijn diamantenspits gereedschappen nodig in plaats van standaard karbidemessen.De afwezigheid van glasvezelversterking in TP1020 maakt het materiaal vatbaar voor scheuren bij overmatige mechanische spanningHet laser snijden, hoewel duurder, wordt de voorkeur gegeven voor het bereiken van de ±0.15 mm afmetingstoleranties vereist voor 31 mm x 31 mm platen die worden gebruikt in miniaturiseerde antennes.
 

Laminatie en kernverwerking
Hoogfrequente laminaatstukken vereisen precieze laminaatparameters om de dielectrische consistentie te behouden.aanzienlijk lager dan de 300+ psi die wordt gebruikt voor glasvezelversterkte materialenDeze lagere druk voorkomt verplaatsing van keramische deeltjes binnen de PPO-matrix en zorgt ervoor dat de beoogde dielektrische constante van 10,2 over het gehele plaatoppervlak wordt gehandhaafd.
 

De 4,0 mm dikke kern van TP1020-PCB's vereist langere verblijfstijden tijdens laminatie, meestal 90 minuten in vergelijking met 45 minuten voor standaardsubstraten.Deze gecontroleerde verwarmingscyclus zorgt voor een volledige harsstroom zonder dat er interne holtes ontstaan, die als signaalreflectiepunten bij hoge frequenties zouden fungeren.kritisch voor het beheer van de CTE van TP1020 van 40ppm/°C (X/Y-as).

Boor- en plattechnieken
Het boren van hoogfrequente PCB's vormt een unieke uitdaging vanwege de slijtage van keramische vulstoffen in materialen zoals TP1020.die leidt tot een grofheid van de gatwand van meer dan 5 μm, onaanvaardbaar voor signaalpaden met hoge frequentieIn plaats daarvan zijn met diamant beklede boorstenen met een hoek van 130° nodig om de minimale gaatengrootte van 0,6 mm te bereiken met een wandroosheid van < 2 μm.
 

Door middel van plating moet een gelijkmatige koperdikte van 20 μm in het hele gat worden gewaarborgd, met bijzondere aandacht voor de overgang van vat naar pad.Hoogfrequente signalen zijn gevoelig voor discontinuiteiten in dit gebied, zodat pulsplatingtechnieken worden gebruikt om een soepele, geleidelijke overgang te creëren in plaats van de stapveranderingen die gebruikelijk zijn bij standaard gelijkstroomplating.De chemie van het bekledingbad is ook geoptimaliseerd om de vorming van koperdendrite te voorkomen, die in 50Ω gecontroleerde impedantieontwerpen impedantieverschillen van meer dan 2Ω kunnen veroorzaken.
 

Etsen & Trace Definitie
Het handhaven van een nauwkeurige spoorgeometrie is van cruciaal belang voor PCB's met hoge frequentie, waarbij zelfs variaties van 1 mil in breedte de karakteristieke impedantie met 5% of meer kunnen veranderen.Voor TP1020-PCB's met 7/9 mil trace/ruimte, zijn geavanceerde fotolithografische technieken nodig.Dit omvat het gebruik van fotomaskers met een ultrahoge resolutie (5μm-grootte) en nabijheidsdruk om zijwandhoeken van 85±2° te bereiken die steiler zijn dan de 75° die aanvaardbaar is voor laagfrequente boards..
 

Het etsen van de materialen wordt gecontroleerd op ± 0,5 °C.het waarborgen van een gelijkmatige etseringsgraad over het hele bordoppervlakBij de inspectie na het graveren wordt gebruik gemaakt van geautomatiseerde optische systemen met een resolutie van 1 μm om de tracedimensies te verifiëren, die van cruciaal belang zijn voor het handhaven van de 10,2±0.2 dielectrische constante prestaties door middel van een gecontroleerd impedantieontwerp.
 

Afwerking van het oppervlak en eindinspectie
Hoogfrequente PCB's vereisen oppervlakteafwerkingen die het signaalverlies op de connectorinterfaces minimaliseren.met een streng gecontroleerde nikkeldikte (1-3μm) en een gouden dikte (50-100nm)Deze dunne goudlaag zorgt voor uitstekende soldeerbaarheid en voorkomt tegelijkertijd de signaalverdunning die optreedt bij dikkere gouddeposito's bij frequenties boven de 10 GHz.
 

De eindinspectie omvat gespecialiseerde elektrische tests buiten standaardcontinuïteitscontroles.met een aanvaardbare variatie beperkt tot ±2Ω. Netwerkanalysatortestingen op de streeffrequentie (10 GHz voor TP1020-toepassingen) zorgen ervoor dat het inbrengverlies lager blijft dan 0,3 dB/m,het bevestigen dat de fabricageprocessen de inherente lage dissipatiefactor van 0 van het materiaal hebben behouden.0012.
 

Conclusies
De productie van hoogfrequente PCB's vereist een afwijking van de standaardproductiepraktijken.met elke processtap geoptimaliseerd om de unieke elektrische eigenschappen van geavanceerde materialen zoals TP1020 te behoudenVan de materialenbehandelingen tot de eindtests,Deze gespecialiseerde processen zorgen ervoor dat de theoretische prestatievoordelen van hoogfrequente laminaatstoffen in praktische toepassingen worden gerealiseerd, hetzij in satellietcommunicatie, hetzij in de telecommunicatie., raketdraagbare systemen of geminiaturiseerde antennes waarbij signaalintegritie en betrouwbaarheid van cruciaal belang zijn.