Производство печатной платы RF трансформирует материалы специализированные высокой частоты в печатные платы прецизионности через процессы производства тщательно контролируемые, которые отличаются значительно от производства печатной платы стандартного. В отличие от производства обычного, где материалы ведут себя предсказуемо и допуски приспосабливаются к вариации, производство RF требует процедур модифицированных для обработки материалов PTFE мягких, поддержания допусков импеданса строгих, достижения прецизионности размеров в пределах тысячных долей дюйма и валидации параметров, специфичных для RF.
Это руководство исследует процессы производства ключевые печатной платы RF — управление материалами, контроль импеданса, сверление, покрытие, финишное покрытие и тестирование — и предоставляет инженерам понимание для создания проектов, которые можно изготовить, и спецификации требований соответствующих.
Обработка ламинатов RF специализированных
Ламинаты RF — композиты PTFE, материалы, заполненные керамикой, керамики гидроуглеводные — показывают характеристики физические и химические разнообразные стандартного FR-4, требуют процессов производства модифицированных во время изготовления.
Вызовы материалов PTFE
Материалы на основе PTFE представляют вызовы производства специфичные:
Сверление: Мягкая и термопластичная природа вызывает размазывание материала через стенки отверстий во время механического сверления. Это размазывание может блокировать покрытие меди последующее, создавая соединения via ненадежные. Решения включают:
- Скорости мандреля сниженные (типично 40-60% параметров FR-4)
- Скорости подачи оптимизированные, уравновешивающие эвакуацию стружки с предотвращением размазывания
- Геометрии сверления специализированные с углами облегчения увеличенными
- Обработка desmear плазмой, подавляющая размазывание остаточное после сверления
Подготовка поверхности: Низкая поверхностная энергия PTFE (18-20 дин/см против 40-50 для эпоксидов) сопротивляется адгезии меди. Обработки поверхности включают:
- Травление натрием нафталенидом (изменение химическое поверхности)
- Обработка плазмой (шероховатость физическая и активация химическая)
- Промоторы адгезии специализированные
Материалы, заполненные керамикой
Ламинаты, заполненные керамикой, содержат частицы абразивные, вызывающие износ инструмента быстрый:
- Жизнь наконечника может снизиться на 50-80% по сравнению с материалами стандартными
- Требуются смены инструмента более частые (типично каждые 1000-2000 ударов против 3000-5000)
- Инструменты специализированные из карбида или с покрытием алмазным продлевают жизнь, но увеличивают затраты
Соображения ламинирования
Материалы RF требуют параметры ламинирования адаптированные:
- Материалы PTFE показывают характеристики потока уникальные — типично менее потока, чем системы эпоксидные
- Времена выдержки расширенные могут быть необходимы для полимеризацию полную
- Конструкции гибридные, объединяющие материалы RF и стандартные, требуют ламинирование совместимое через методы производства специализированные
Ключевые требования обработки материалов
- Оптимизация параметров сверления: Скорость, подача и геометрия инструмента, предотвращающие размазывание, поддерживающие качество отверстия.
- Обработка desmear: Обработка плазмой или химическая, гарантирующие стенки отверстий чистые для покрытие.
- Управление инструментом: Смены частые и мониторинг износа, поддерживающие качество последовательное.
- Профили ламинирования: Циклы, специфичные для материала, температуры, давления и времени.
- Подготовка поверхности: Обработки, позволяющие адгезию меди надежную.
Достижение контроля импеданса прецизионности
Импеданс контролируемый — типично допуск ±5% или ±10% — является фундаментальным для производительность печатной платы RF высокочастотной. Достижение импеданса последовательного требует поддержания ширины проводника, толщины диэлектрика и веса меди в пределах допусков строгих во время производства.
Контроль ширины проводника
Ширина проводника является переменной импеданса первичной в пределах данного stackup. Цепь процесса производства включает:
Фотолитография:
- Оптимизация энергии экспозиции — недо-экспозиция вызывает поднятие резиста, над-экспозиция вызывает диффузию линии
- Однородность толщины резиста, влияющая на профиль боковой стенки
- Контролируемые параметры разработки, управляющие удалением резиста
Травление:
- Однородность скорости травления через область панели
- Контроль подреза — медь травится боком под резистом, создавая сечение трапециевидное
- Документация коэффициента травления, позволяющая компенсацию (типично +0.3 до +0.7 mil на сторону)
Объединенные процессы должны достичь допуска ширины проводника в пределах ±0.5 mil для контроля импеданса ±5%.
Контроль толщины диэлектрика
Толщина диэлектрическая между проводником и плоскостью отсчета непосредственно влияет на импеданс (примерно 0.5Ω на вариацию толщины mil для типичного микроstrip 50Ω).
Параметры ламинирования, влияющие на толщину:
- Содержание смолы prepreg и характеристики потока
- Профили температуры и давления пресса
- Вариации плотности меди, влияющие на локальный поток
Производство должно контролировать эти параметры, достигая толщины в пределах ±10% значений проектирования.
Верификация coupon тестирования
Каждая производственная панель должна включать coupon тестирования импеданса:
- Структуры coupon, представляющие геометрии реальные платы
- Измерение TDR, валидирующее импеданс достигнутый
- Статистическое отслеживание через строгие системы качества
Реализация сверления прецизионности и формирования via
Структуры via в схемах RF требуют позиционирование точное, качество стенок отверстий и диаметр соответствующий для поддержки переходов импеданса контролируемого.
Механическое сверление
Механическое сверление остается методом основным для via сквозных:
- Прецизионность позиционирования типично ±2 mil, требуемая для соединение правильное характеристики
- Стенки отверстий чистые без заусенцев позволяют покрытие надежное
- Пределы соотношения сторон (типично 8:1 до 10:1) ограничивают диаметр против толщины
Сверление с контролем глубины
Сверление ritorni подавляет stab via, создающие резонансы четверть-волны:
- Прецизионность контроля глубины типично ±4 mil
- Позволяет запас 4-6 mil от уровня активного
- Добавляет примерно 10-15% к затратам производства
Лазерное сверление создает микровиа под 100 μm диаметром для структур HDI.
Достижение качества меди RF-класса
Покрытие меди влияет на импеданс, производительность тепловую и потери радиочастотные. На частотах RF ток течет в слое скин-слоя поверхности, делая характеристики поверхности критичными.
Шероховатость поверхности меди
Шероховатость поверхности меди непосредственно влияет на потери эффекта скин-слоя:
- На 10 ГГц глубина скин-слоя в меди ≈ 0.66 μm
- Медь электроосажденная стандартно: Rz ≈ 3-7 μm
- Медь гладкая: Rz ≈ 1-2 μm
- Улучшение потерь 10-20% возможно с медью гладкой на 10+ ГГц
Однородность толщины
Вариация толщины покрытия влияет на импеданс — однородность целевая ±10% номинальной толщины через область панели.
Управление финишным покрытием для приложений RF
Финишное покрытие влияет на производительность RF и должно обеспечивать лотность соответствующую и долговечность хранилища.
Опции финишного покрытия
ENIG: Лотность отличная, но слой никеля может вызвать потери на частотах высоких (0.1-0.3 дБ на 10 ГГц).
Серебро погружением: Производительность RF отличная, лотность хорошая, но долговечность хранилища 6-12 месяцев.
OSP: Воздействие минимальное на импеданс, стоимость более низкая, но долговечность хранилища ограниченная (3-6 месяцев).
Ключевые соображения финишного покрытия
- Производительность RF против требований частоты
- Совместимость процесса сборки через сборку SMT
- Долговечность хранилища и условия хранилища
- Стоимость относительная к преимуществам производительности
Гарантирование качества через тестирование специфичное для RF
Производство печатной платы RF требует тестирование сверх верификации стандартной.
Тестирование импеданса TDR
Time-Domain Reflectometry измеряет импеданс характеристический вдоль структур линии передачи тестирования:
- Выявляет как значение импеданса, так и позиции разрывов
- Coupon тестирования позволяют верификацию неразрушающую производства
Проверка размеров
Размеры критичные влияют непосредственно на производительность RF:
- Ширина проводника с разрешением ±0.25 mil
- Размеры gap для структуры связанные
- Верификация выравнивания слоя
Ключевые требования тестирования
- Верификация импеданса: Измерение TDR, подтверждающее спецификации
- Проверка размеров: Валидация геометрии проводника
- Трассируемость материалов: Документация, связывающая платы со свойствами материалов
- Электрическое тестирование: Через автоматизированные системы тестирования
Поддержка разработки продукта RF
Производство печатной платы RF служит прототипам через производство с возможностями NPI для разработки и производством объема для производства.
Для полную информацию, см. наше руководство по производству печатной платы высокочастотной.