La placa de alta frecuencia F4B (sustrato de PTFE) es actualmente el sustrato central para escenarios de alta-frecuencia, como comunicaciones 5G, comunicaciones por satélite, radares de ondas milimétricas, etc. Sus principales ventajas radican en una pérdida dieléctrica extremadamente baja y una excelente estabilidad dieléctrica constante. Sin embargo, debido a las propiedades físicas y químicas especiales del material PTFE, existen muchas barreras técnicas que difieren del tablero FR-4 ordinario en el proceso completo de procesamiento.
Parámetros básicos básicos y estabilidad de la constante dieléctrica.
Parámetros típicos del modelo: en condiciones de prueba de 10 GHz, el F4BM265 convencional tiene una constante dieléctrica (DK) de 2,65 ± 0,05, un factor de pérdida (DF) de solo 0,0013 y un DF de solo 0,0019 a 20 GHz, que es mucho mejor que la placa fr4 normal.
Ventajas de la estabilidad dieléctrica constante: utilizando una proporción científica de tela de vidrio y resina de PTFE para la compresión, el rango de constante dieléctrica es más amplio que el de las láminas de PTFE ordinarias. La fluctuación de DK entre lotes se puede controlar dentro de ± 0,05, y la deriva de impedancia de las líneas microstrip de 50 Ω se puede controlar dentro de ± 3 Ω en un rango de alta frecuencia de 28 GHz, evitando un fuerte deterioro de la pérdida de retorno.
Requisito previo de garantía de estabilidad: antes de la producción, es necesario volver a probar el Dk/Df de cada lote de placas utilizando el método de cavidad resonante. Solo se pueden liberar lotes con valores medidos que coincidan estrictamente con los datos de diseño para evitar afectar el rendimiento eléctrico de toda la placa debido a desviaciones del lote de sustrato.
Dificultades de procesamiento centrales y soluciones específicas
1. Dificultades en el proceso de perforación.
Rendimiento de dificultad: el material PTFE es suave y tiene alta tenacidad. Cuando se procesa con agujas de perforación comunes, el material se "corta con el cuchillo" en lugar de cortarse, lo que fácilmente puede provocar tiraduras, rebabas y desprendimiento de la pared del orificio. La acumulación de calor de perforación también puede hacer que el PTFE se derrita y se adhiera a la pared del orificio.
Solución: utilizando una nueva broca de aleación dura con un ángulo superior de 130 grados, la velocidad del husillo se controla entre 60 000 y 80 000 rpm, y se utilizan taladros de paso de varias etapas para reducir el volumen de corte único y la acumulación de calor. El F4B de producción nacional utiliza una placa de cubierta de aluminio y, después de perforar, se utilizan pistolas de aire de alta-presión para eliminar el polvo dentro del orificio. Los bordes afilados del orificio se procesan manualmente y está prohibido el pulido mecánico para evitar que la placa se expanda y deforme.
2. Umbral del núcleo de metalización del agujero.
Dificultad de rendimiento: el material PTFE tiene una energía superficial extremadamente baja (alrededor de 18 dinas/cm²), una fuerte inercia química y el proceso de deposición química ordinaria de cobre no puede adherirse eficazmente, que es el umbral técnico central para el procesamiento de placas de alta-frecuencia F4B.
Solución: Al adoptar un tratamiento de activación por plasma estándar de la industria, la energía superficial de la pared de los poros aumenta a más de 52 dinas/cm² mediante bombardeo físico y reacciones químicas, lo que proporciona una interfaz de unión ideal para la deposición de cobre; También se pueden usar agentes especiales de tratamiento de poros de alta-frecuencia para remojarlos durante media hora antes de ingresar al proceso de deposición de cobre. El espesor del poro de cobre debe controlarse en un mínimo de 18 μ m y un promedio de 20 μ m. Se recomienda utilizar galvanoplastia por impulsos para aumentar el espesor del poro de cobre a mayor o igual a 25 μm para la placa mixta.
3. Transferencia gráfica y control de expansión de tamaño.
Rendimiento de dificultad: el coeficiente de expansión térmica de la lámina F4B es 13 veces mayor que el del acero, y su textura es suave y se deforma fácilmente por fuerzas externas. Es difícil que la exposición ordinaria de la película cumpla con el requisito de precisión del ancho de línea dentro de ± 0,02 mm, y es probable que se produzca una desviación de la alineación entre capas después del prensado de placas multi-capas.
Solución: Al adoptar la tecnología de imagen directa por láser LDI, la precisión del posicionamiento gráfico se controla al nivel de 5 μ m y el taller de exposición mantiene una temperatura constante de 23 ± 1 grado y una humedad constante de 50 ± 5 %; Establezca una base de datos para compensar la expansión y contracción de diferentes modelos de placas F4B y haga coincidir los coeficientes de compensación por adelantado durante la etapa CAM. La desviación entre el tamaño del producto terminado y el valor de diseño se puede controlar dentro de menos o igual a ± 0,075 mm.
4. Dificultades en el proceso de máscara de soldadura.
Dificultad de rendimiento: las características de baja energía superficial del PTFE pueden provocar una mala adhesión del aceite verde, lo que lo hace propenso a formar espuma y pelarse durante el procesamiento, lo que afecta la confiabilidad de la superficie del tablero.
Solución: Antes de la máscara de soldadura, se utilizan placas lavadas con ácido para el pre-tratamiento, y el esmerilado y el cepillado mecánicos están completamente prohibidos para evitar la deformación de la placa y mejorar la adhesión de la superficie de la placa, lo que reduce la formación de espuma de aceite verde y los problemas de descamación desde la raíz.
Escenarios de aplicaciones convencionales
La placa de alta-frecuencia F4B, con su rendimiento eléctrico estable de alta-frecuencia y su alta rentabilidad-, se utiliza actualmente ampliamente en campos de RF como desfasadores, divisores de potencia, acopladores, redes de alimentación, antenas de matriz en fase, equipos de comunicación satelital, antenas de estaciones base 5G, etc. Es una opción rentable-efectiva para reemplazar los materiales de placa Rogers importados en escenarios de alta frecuencia- de gama media a alta.