La scheda ad alta frequenza Rogers- è conosciuta come il "bello ricco e ricco" nel settore dei PCB - le schede della stessa dimensione hanno un prezzo da 5 a 25 volte superiore rispetto al normale FR-4. Questo non è semplicemente un "premio del marchio", ma il risultato di molteplici costi quali materiali, processi, attrezzature, resa e test.
La scheda ad alta frequenza Rogers- non è una semplice combinazione di resina epossidica e tessuto di vetro, ma un sistema di formula speciale:
Substrato in PTFE (politetrafluoroetilene) (serie RO3000, serie RT/duroid):
Il prezzo delle materie prime in resina pura PTFE è di circa 200-350 yuan/kg, che è molte volte superiore a quello della resina epossidica
L'inerzia chimica è estremamente forte, conosciuta come il "re della plastica", ma anche la difficoltà di lavorazione è estremamente elevata
Df (fattore di perdita) può arrivare fino a 0,0009 (a 10 GHz), che è uno dei livelli più bassi del settore
Resina di idrogeno di carbonio+riempimento ceramico (serie RO4000, come RO4350B):
I riempitivi ceramici determinano la costante dielettrica - ossido di alluminio (Al ₂ O3), nitruro di alluminio (AlN), titanato di stronzio, ecc.
Maggiore è il rapporto di riempimento della ceramica, più stabile è il Dk, ma più difficile e costosa è la lavorazione
Rispetto al PTFE puro, ha una migliore lavorabilità e può utilizzare processi simili a FR-4, con un eccezionale rapporto costo-efficacia
Principali barriere tecniche: tolleranza della costante dielettrica controllata entro ± 0,05 (serie RO4000), serie PTFE anche ± 0,02. Ciò significa che la formula del materiale, l'uniformità della miscelazione e il processo di sinterizzazione devono essere eseguiti al massimo e qualsiasi leggera deviazione comporterà la rottamazione dell'intero lotto.
Il processo standard del FR-4 ordinario viene spostato sulla scheda ad alta frequenza e quasi ogni passaggio deve essere aggiornato e modificato:
1. Perforazione: le punte da trapano sono materiali di consumo
FR-4 ordinario: è sufficiente una normale punta da trapano in lega dura, a basso costo
Scheda ad alta frequenza (compreso il riempimento in ceramica): le particelle di ceramica hanno un'elevata durezza e le normali punte da trapano si usurano molto rapidamente
È necessario utilizzare punte da trapano rivestite di diamante e il prezzo per punta è molte volte superiore a quello delle punte da trapano normali
Velocità di rotazione di 30.000~40.000 giri/min, velocità di avanzamento di 5~8 mm/min (avanzamento FR-4 ordinario più veloce)
I costi di perforazione aumentano dal 20% al 100%
Substrato in PTFE: il materiale è morbido e ha una forte tenacità. La perforazione è soggetta a sbavature e la rugosità della parete del foro deve essere Ra inferiore o uguale a 1,5 μ m
È necessario utilizzare una piastra di copertura in alluminio per prevenire il surriscaldamento e il raffreddamento ad aria per evitare la deformazione ad alta-temperatura
La rugosità della parete del foro è controllata a Ra inferiore o uguale a 1,2 μm e la tolleranza dell'apertura è ± 0,01 mm
2. Metallizzazione dei fori (deposizione di rame): un'ulteriore barriera di "attivazione".
Il materiale PTFE ha un'inerzia chimica estremamente forte e il rivestimento del processo di deposizione di rame convenzionale non può aderire affatto - la scrostatura del rivestimento sulla parete del foro è uno dei motivi principali dei rottami delle schede ad alta-frequenza.
Soluzione:
Trattamento al plasma: utilizzo del plasma per bombardare la parete dei pori, irruvidindo la superficie e aumentando l'attività.
Sono necessarie apparecchiature speciali per il trattamento del plasma, con un singolo dispositivo che varia da decine di migliaia a milioni
Aumentare il tempo di processo di circa 2-4 ore aumenta il costo dal 30% al 60%
Trattamento con soluzione di naftalene di sodio (processo tradizionale): forte corrosività, elevata pressione ambientale, gradualmente sostituita dal plasma.
3. Stratificazione: schiumatura strato dopo strato a pochi gradi Celsius di distanza
La fluidità della resina e il coefficiente di espansione termica (CTE) della scheda ad alta-frequenza differiscono notevolmente da FR-4 e l'applicazione diretta dei parametri di compressione ordinari incontrerà inevitabilmente problemi:
Scheda multistrato in materiale a frequenza intera: il costo di compressione aumenta del 40%~80%
Stacking ibrido ad alta frequenza+FR-4 (compressione mista): aumento dei costi del 60%~120%
Materiali diversi presentano differenze significative in termini di CTE, espansione e contrazione termica asincrona ed elevato stress interno
È necessario adottare uno schema di riscaldamento e pressurizzazione a gradiente segmentato e la curva di temperatura e i parametri di pressione devono essere regolati in modo specifico.
Prendendo come esempio RO4350B: la temperatura di laminazione è di 185 ± 5 gradi, la pressione è di 35 ± 5 kg/cm² e il tempo di isolamento è di 90 ± 10 s. Se il controllo della temperatura e della pressione non è preciso, potrebbero verificarsi problemi come un insufficiente legame tra gli strati, formazione di schiuma nello strato, spessore non uniforme dello strato intermedio e deformazione del cartone.