Il trattamento superficiale dei circuiti stampati ad alta frequenza è il processo principale per garantire l'integrità dei segnali ad alta-frequenza, che deve essere progettato in base ai quattro requisiti principali: bassa perdita, bassa formazione di parassiti, elevata stabilità e resistenza alla corrosione. Qualsiasi difetto superficiale può aumentare la perdita di inserzione di oltre 0,5 dB e persino causare un guasto nella trasmissione del segnale ad alta frequenza. Di seguito sono riportate le fasi di produzione dettagliate e le considerazioni chiave per i principali processi di trattamento superficiale ad alta-frequenza:
Fasi di produzione del tradizionale processo di trattamento superficiale ad alta-frequenza
1. Oro per immersione chimica (ENIG, adatto per scenari 5-24GHz)
Il processo completo: decapaggio e pulizia → microincisione → pre immersione → attivazione → nichelatura chimica → immersione chimica dell'oro, che coinvolge 6 serbatoi chimici e quasi un centinaio di misure di controllo chimico.
Parametri principali: spessore dello strato di nichel di 5-10 μ m, spessore dello strato d'oro di 0,05-0,1 μ m, resistività di 2,4 μ Ω· cm, rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 0,15 μ m.
2. Placcatura in argento chimico (adatta per scenari con onde millimetriche da 24-60 GHz)
Processo completo: doppio sgrassaggio → Microincisione delicata → Lavaggio acido → Pulizia con acqua pura → Deposizione chimica di argento → Rivestimento protettivo a doppio strato. Il trattamento protettivo deve essere completato entro 30 minuti dalla deposizione dell'argento.
Parametri principali: spessore dello strato d'argento di 2-5 μ m, resistività di 1,6 μ Ω· cm, rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 0,08 μ m, spessore totale del rivestimento protettivo inferiore o uguale a 0,3 μ m.
3. Pasta saldante organica OSP (adatta per scenari a basso-costo di 1-10 GHz)
Processo completo: sgrassaggio → microincisione → lavaggio acido → pulizia con acqua pura → rivestimento organico → pulizia e asciugatura, con un tempo di lavorazione inferiore o uguale a 2 minuti per una singola tavola.
Parametri principali: spessore del film organico di 0,3-0,4 μ m, resistività coerente con il rame (1,7 μ Ω· cm), rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 0,1 μ m.
4. Placcatura nichel-palladio chimico (ENEPIG, adatta a scenari ad alta affidabilità come la comunicazione satellitare)
Processo completo: rimozione dell'olio pretrattamento → Microincisione precisa → Nichelatura chimica → Placcatura chimica del palladio → Immersione in oro → Trattamento post- sotto vuoto, gestito in un ambiente a basso contenuto di ossigeno durante tutto il processo.
Parametri principali: strato di nichel 5-8 μ m, strato di palladio 0,1-0,3 μ m, strato d'oro 0,05 μ m, resistività 2,2 μ Ω· cm, rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 0,12 μ m.
Precauzioni chiave esclusive ad alta frequenza
1. Controllo rigoroso della rugosità superficiale
È necessario selezionare un foglio di rame elettrolitico a bassa rugosità (Ra=0.08-0.12 μ m) per controllare la rugosità del substrato dalla fonte.
Il processo di microincisione utilizza una soluzione di microincisione delicata (concentrazione di persolfato di sodio di 80-100 g/l) e la quantità di rimozione del foglio di rame è rigorosamente controllata a 0,3-0,5 μm per evitare un'eccessiva microincisione e un'eccessiva ruvidità.
Il prodotto finale Ra deve essere inferiore o uguale a 0,1 μ m. Con un segnale a 10 GHz, la riduzione di Ra da 0,3 μm a 0,1 μm può ridurre la perdita del conduttore del 30%.
2. Uniformità del rivestimento e controllo dell'impedenza
I PCB ad alta frequenza-di grandi dimensioni richiedono l'aggiunta di strisce guida larghe 5 mm ai bordi per evitare deviazioni dello spessore del rivestimento causate dalla differenza di portata tra i bordi e il centro della soluzione del farmaco.
La placcatura chimica adotta un serbatoio di placcatura rotante (velocità 5-10 giri/min) e la placcatura elettrolitica adotta un processo di placcatura a impulsi per controllare la deviazione dello spessore del rivestimento entro ± 10% e prevenire cambiamenti improvvisi di impedenza.
Una deviazione eccessiva nello spessore del rivestimento può causare direttamente la diminuzione della perdita di ritorno da -20 dB a -15 dB, compromettendo gravemente la qualità della trasmissione del segnale ad alta frequenza.
3. Processo di placcatura in argento per protezione antiossidante
Applicare immediatamente un rivestimento protettivo a doppio-strato dopo la deposizione dell'argento: lo strato interno è un film organico di derivato del benzotriazolo spesso 0,05-0,1 μm e lo strato esterno è un rivestimento perfluoropolietereo a basso dielettrico con un ε r inferiore o uguale a 2,2.
Il prodotto finito deve essere confezionato sotto vuoto e conservato con essiccanti, con una temperatura ambiente controllata a 25 ± 5 gradi e un'umidità inferiore o uguale al 50% per evitare picchi di resistenza di contatto causati dall'ossidazione dello strato d'argento.
Le piastre placcate in argento non protette conservate a temperatura ambiente per 3 mesi aumenteranno la resistenza di contatto da 8 m Ω a 30 m Ω e la perdita di inserzione a 28 GHz aumenterà di 0,6 dB/100 mm.
4. Adesione del rivestimento e affidabilità della saldatura
Il processo di pre-trattamento deve garantire che la superficie del pannello sia priva di macchie di olio e strati di ossido. La resistenza alla pelatura del rivestimento dopo la microcorrosione deve essere maggiore o uguale a 0,8 N/mm per evitare il distacco del rivestimento dopo la saldatura a rifusione.
La scheda ad alta-frequenza deve essere verificata mediante saldatura a riflusso a 260 gradi per più di 3 volte, con un angolo di bagnatura della saldatura inferiore o uguale a 30 gradi e senza problemi di saldatura virtuale o distacco del rivestimento.
È vietato toccare direttamente la superficie del pannello lavorato a mani nude, poiché i residui delle impronte digitali possono causare la mancata adesione locale del rivestimento e l'interruzione della trasmissione del segnale.
5. Controllo ambientale completo del processo
Tutte le concentrazioni dei farmaci trattati devono essere monitorate online in tempo reale-. Ad esempio, nel processo di deposizione dell'oro, la concentrazione degli ioni d'oro dovrebbe essere controllata stabilmente a 0,5-0,8 g/L per evitare fluttuazioni nella composizione del rivestimento.
I parametri di trattamento superficiale di diversi substrati ad alta-frequenza (PTFE, compositi di idrocarburi, ecc.) devono essere adattati separatamente ed è vietato condividere lo stesso insieme di parametri di processo con le normali schede FR-4.
Il prodotto finito viene sottoposto a test di perdita di inserzione con campionamento del 100% per garantire che l'incremento della perdita di inserzione a 10 GHz sia inferiore o uguale a 0,2 dB/100 mm, soddisfacendo i requisiti degli scenari ad alta-frequenza.