Високочастотна плата Rogers- відома як «багатий гарний» у галузі друкованих плат - плати такого самого розміру коштують у 5–25 разів дорожче, ніж звичайні FR-4. Це не просто «премія бренду», а результат численних витрат, таких як матеріали, процеси, обладнання, продуктивність і тестування.
Високочастотна плата Rogers- — це не проста комбінація епоксидної смоли та склотканини, а система спеціальної формули:
PTFE (політетрафторетилен) підкладка (серія RO3000, серія RT/duroid):
Ціна сировини з чистої смоли PTFE становить близько 200-350 юанів / кг, що в кілька разів вище, ніж у епоксидної смоли.
Хімічна інертність надзвичайно сильна, відома як «король пластику», але складність обробки також надзвичайно висока
Df (коефіцієнт втрат) може становити лише 0,0009 (на 10 ГГц), що є одним із найнижчих рівнів у галузі
Вуглецево-воднева смола + керамічна начинка (серія RO4000, наприклад RO4350B):
Керамічні наповнювачі визначають діелектричну проникність - оксид алюмінію (Al ₂ O3), нітрид алюмінію (AlN), титанат стронцію тощо
Чим вищий коефіцієнт наповнення керамікою, тим стабільніший Dk, але тим складнішою та дорожчою є обробка
У порівнянні з чистим PTFE, він має кращу технологічність і може використовувати процеси, подібні до FR-4, з надзвичайною економічною ефективністю
Основні технічні бар'єри: допуск діелектричної проникності контролюється в межах ± 0,05 (серія RO4000), серія PTFE навіть ± 0,02. Це означає, що формула матеріалу, рівномірність змішування та процес спікання мають бути виконані максимально, і будь-яке незначне відхилення призведе до скасування всієї партії.
Стандартний процес звичайного FR-4 перенесено на високочастотну плату, і майже кожен крок потребує оновлення та модифікації:
1. Свердління: свердла є витратними матеріалами
Звичайний FR-4: достатньо звичайного твердосплавного свердла з низькою вартістю
Високочастотна дошка (включаючи керамічне наповнення): керамічні частинки мають високу твердість, а звичайні свердла дуже швидко зношуються
Необхідно використовувати свердла з алмазним напиленням, а ціна за свердло в кілька разів вища, ніж звичайні свердла.
Швидкість обертання 30000~40000 об/хв, швидкість подачі 5~8 мм/хв (звичайний FR-4 подає швидше)
Витрати на буріння збільшуються від 20% до 100%
ПТФЕ підкладка: матеріал м’який і має високу міцність. Свердління схильне до задирок, а шорсткість стінки отвору повинна бути Ra менше або дорівнює 1,5 мкм
Необхідно використовувати алюмінієву кришку, щоб запобігти перегріванню та охолодженню повітря, щоб уникнути високо-температурної деформації
Шорсткість стінки отвору контролюється при Ra менше ніж або дорівнює 1,2 мкм, а допуск на отвір становить ± 0,01 мм
2. Металізація дірок (осадження міді): додатковий «активаційний» бар'єр
Матеріал PTFE має надзвичайно сильну хімічну інертність, і звичайне покриття, нанесене методом осадження міддю, взагалі не може прилипнути - відшаровування покриття на стінці отвору є однією з головних причин-утилізації високочастотної плати.
рішення:
Плазмова обробка: використання плазми для бомбардування стінки пор, шорсткості поверхні та підвищення активності.
Потрібне спеціальне обладнання для обробки плазми, кількість якого в одному пристрої може варіюватися від десятків тисяч до мільйонів
Збільшення часу процесу приблизно на 2-4 години збільшує вартість на 30% - 60%
Обробка розчином нафталіну натрію (традиційний процес): сильна корозійна активність, високий тиск навколишнього середовища, поступово замінюється плазмою.
3. Нанесення шарів: шар за шаром спінюється лише на відстані кількох градусів Цельсія
Текучість смоли та коефіцієнт теплового розширення (КТР) високочастотної-плати значно відрізняються від FR-4, і безпосереднє застосування звичайних параметрів стиснення неминуче стикається з проблемами:
Повночастотна багатошарова плата: вартість стиснення збільшується на 40%~80%
Високочастотне + гібридне стекування FR-4 (змішане стиснення): збільшення вартості на 60%~120%
Різні матеріали мають значні відмінності в КТР, асинхронному тепловому розширенні та звуженні та високому внутрішньому напруженні
Необхідно прийняти сегментовану градієнтну схему нагрівання та підвищення тиску, а температурну криву та параметри тиску необхідно спеціально налаштувати.
Розглянемо як приклад RO4350B: температура ламінування становить 185 ± 5 градусів, тиск 35 ± 5 кг/см², а час ізоляції становить 90 ± 10 с. Якщо контроль температури та тиску неточний, можуть виникнути такі проблеми, як недостатнє міжшарове з’єднання, спінювання шару, нерівномірна товщина середнього шару та викривлення плити.