Rogers augstas -frekvences plates PCB nozarē ir zināmas kā "augsti bagāts izskats". Tas nav vienkārši "zīmola prēmija", bet gan vairāku izmaksu rezultāts, piemēram, materiāli, procesi, aprīkojums, raža un testēšana.
Rogers augstfrekvences plāksne{0}}nav vienkārša epoksīda sveķu un stikla auduma kombinācija, bet gan īpaša formulu sistēma:
PTFE (politetrafluoretilēna) substrāts (RO3000 sērija, RT/duroid sērija):
PTFE tīru sveķu izejvielu cena ir aptuveni 200-350 juaņa / kg, kas ir vairākas reizes augstāka nekā epoksīda sveķu cena.
Ķīmiskā inerce ir ārkārtīgi spēcīga, ko sauc par "plastmasas karali", taču apstrādes grūtības ir arī ārkārtīgi augstas
Df (zaudējumu koeficients) var būt pat 0,0009 (pie 10 GHz), kas ir viens no zemākajiem līmeņiem nozarē
Oglekļa ūdeņraža sveķi + keramikas pildījums (RO4000 sērija, piemēram, RO4350B):
Keramikas pildvielas nosaka dielektrisko konstanti - alumīnija oksīds (Al ₂ O3), alumīnija nitrīds (AlN), stroncija titanāts utt.
Jo augstāka ir keramikas pildījuma attiecība, jo stabilāks ir Dk, bet jo grūtāka un dārgāka ir apstrāde.
Salīdzinot ar tīru PTFE, tam ir labāka apstrādājamība, un tajā var izmantot procesus, kas līdzīgi FR-4, ar izcilu izmaksu efektivitāti
Galvenās tehniskās barjeras: dielektriskās konstantes pielaide tiek kontrolēta ± 0,05 robežās (RO4000 sērija), PTFE sērija pat ± 0,02. Tas nozīmē, ka materiāla formula, sajaukšanas viendabīgums un saķepināšanas process ir jāveic līdz galējībai, un jebkuras nelielas novirzes rezultātā visa partija tiks nodota metāllūžņos.
Parastā FR-4 standarta process tiek pārvietots uz augstfrekvences plati, un gandrīz katrs solis ir jājaunina un jāmaina:
1. Urbšana: urbji ir palīgmateriāli
Parasts FR-4: pietiek ar parastu cieta sakausējuma urbi, un tas ir zems
Augstas frekvences plāksne (ieskaitot keramikas pildījumu): keramikas daļiņām ir augsta cietība, un parastie urbji ļoti ātri nolietojas.
Jāizmanto dimanta pārklājuma urbji, un cena par vienu urbi ir vairākas reizes augstāka nekā parastajiem urbjiem
Rotācijas ātrums 30000–40000 apgr./min, padeves ātrums 5–8 mm/min (parastā FR-4 padeve ātrāk)
Urbšanas izmaksas palielinās par 20% līdz 100%
PTFE substrāts: Materiāls ir mīksts un ar spēcīgu izturību. Urbjot ir tendence uz urbumiem, un urbuma sienas raupjumam ir jābūt Ra mazākam par vai vienādam ar 1,5 μm
Alumīnija pārseguma plāksne ir jāizmanto, lai novērstu pārkaršanu un gaisa dzesēšanu, lai izvairītos no deformācijas augstas{0}}temperatūras dēļ
Cauruma sienas raupjums tiek kontrolēts ar Ra mazāku vai vienādu ar 1,2 μm, un atvēruma pielaide ir ± 0,01 mm
2. Caurumu metalizācija (vara nogulsnēšana): papildu "aktivizēšanas" barjera
PTFE materiālam ir ārkārtīgi spēcīga ķīmiskā inerce, un parastais vara nogulsnēšanas procesa pārklājums nemaz nevar pielipt - pārklājuma nolobīšanās uz cauruma sienas ir viens no galvenajiem augstfrekvences dēļu lūžņu- iemesliem.
Risinājums:
Plazmas apstrāde: plazmas izmantošana poru sienas bombardēšanai, virsmas raupināšana un aktivitātes palielināšana.
Ir nepieciešamas īpašas plazmas apstrādes iekārtas, ar vienu ierīci no desmitiem tūkstošu līdz miljoniem
Palielinot procesa laiku par aptuveni 2-4 stundām, izmaksas palielinās par 30% līdz 60%.
Apstrāde ar nātrija naftalīna šķīdumu (tradicionālais process): spēcīga korozija, augsts vides spiediens, pakāpeniski aizstāts ar plazmu.
3. Slāņošana: slānis pa slānim puto tikai dažu grādu pēc Celsija attālumā
Augstfrekvences plates sveķu plūstamība un termiskās izplešanās koeficients (CTE) ievērojami atšķiras no FR-4, un, tieši piemērojot parastos kompresijas parametrus, neizbēgami rodas problēmas:
Pilnas frekvences materiāla daudzslāņu plāksne: saspiešanas izmaksas palielinās par 40% ~ 80%
Augstas frekvences + FR-4 hibrīda sakraušana (jaukta saspiešana): izmaksu pieaugums par 60% ~ 120%
Dažādiem materiāliem ir būtiskas CTE atšķirības, asinhronā termiskā izplešanās un saraušanās, kā arī liels iekšējais spriegums
Ir jāpieņem segmentēta gradienta apkures un spiediena samazināšanas shēma, un īpaši jāpielāgo temperatūras līkne un spiediena parametri.
Kā piemēru ņemot RO4350B: laminēšanas temperatūra ir 185 ± 5 grādi, spiediens ir 35 ± 5 kg/cm², izolācijas laiks ir 90 ± 10 s. Ja temperatūras un spiediena kontrole nav precīza, var rasties tādas problēmas kā nepietiekama starpslāņu savienošana, slāņa putošana, nevienmērīgs vidējā slāņa biezums un dēļu deformācija.