Bảng tần số cao- của Rogers được mệnh danh là "cao sang đẹp trai" trong ngành PCB. - bảng mạch cùng kích thước có giá cao hơn FR-4 thông thường từ 5 đến 25 lần. Đây không chỉ đơn giản là "thương hiệu cao cấp", mà là kết quả của nhiều chi phí như vật liệu, quy trình, thiết bị, năng suất và thử nghiệm.
Bảng tần số cao- của Rogers không phải là sự kết hợp đơn giản giữa nhựa epoxy và vải thủy tinh mà là một hệ thống công thức đặc biệt:
Chất nền PTFE (polytetrafluoroethylene) (dòng RO3000, dòng RT/duroid):
Giá nguyên liệu nhựa nguyên chất PTFE khoảng 200-350 nhân dân tệ/kg, cao hơn nhiều lần so với nhựa epoxy
Độ trơ hóa học cực kỳ mạnh, được mệnh danh là “vua nhựa” nhưng độ khó gia công cũng cực cao
Df (hệ số tổn thất) có thể thấp tới 0,0009 (ở 10GHz), đây là một trong những mức thấp nhất trong ngành
Nhựa carbon hydro + chất làm đầy bằng gốm (dòng RO4000, chẳng hạn như RO4350B):
Chất độn gốm xác định hằng số điện môi - nhôm oxit (Al ₂ O3), nhôm nitrit (AlN), strontium titanate, v.v.
Tỷ lệ lấp đầy gốm càng cao thì Dk càng ổn định, nhưng việc xử lý càng khó khăn và tốn kém.
So với PTFE nguyên chất, nó có khả năng xử lý tốt hơn và có thể sử dụng các quy trình tương tự như FR{1}}4 với hiệu quả chi phí vượt trội
Rào cản kỹ thuật cốt lõi: dung sai hằng số điện môi được kiểm soát trong phạm vi ± 0,05 (dòng RO4000), dòng PTFE thậm chí ± 0,02. Điều này có nghĩa là công thức nguyên liệu, độ đồng đều và quá trình thiêu kết đều phải được thực hiện đến mức tối đa, bất kỳ sai lệch nhỏ nào cũng sẽ dẫn đến việc toàn bộ lô bị loại bỏ.
Quy trình tiêu chuẩn của FR{1}}4 thông thường được chuyển sang bảng tần số cao và hầu hết mọi bước đều cần được nâng cấp và sửa đổi:
1. Khoan: Mũi khoan là vật tư tiêu hao
FR-4 thông thường: Mũi khoan hợp kim cứng thông thường là đủ, chi phí thấp
Bảng tần số cao (bao gồm cả trám gốm): Các hạt gốm có độ cứng cao, mũi khoan thông thường bị mòn rất nhanh
Phải sử dụng mũi khoan phủ kim cương và giá mỗi mũi cao hơn vài lần so với mũi khoan thông thường
Tốc độ quay 30000~40000 vòng/phút, tốc độ tiến dao 5~8 mm/phút (cấp FR-4 thông thường nhanh hơn)
Chi phí khoan tăng từ 20% đến 100%
Chất nền PTFE: Chất liệu mềm và có độ dẻo dai cao. Khoan dễ bị gờ và độ nhám của thành lỗ yêu cầu Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 μ m
Cần sử dụng tấm che bằng nhôm để chống quá nhiệt và làm mát không khí nhằm tránh biến dạng ở nhiệt độ-cao
Độ nhám của thành lỗ được kiểm soát ở Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 1,2 μm và dung sai khẩu độ là ± 0,01mm
2. Kim loại hóa lỗ (lắng đọng đồng): rào cản "kích hoạt" bổ sung
Vật liệu PTFE có độ trơ hóa học cực kỳ mạnh và lớp phủ theo quy trình lắng đọng đồng thông thường không thể dính được chút nào - sự bong tróc của lớp phủ trên thành lỗ là một trong những nguyên nhân chính tạo ra phế liệu bảng tần số cao-.
Giải pháp:
Điều trị bằng plasma: sử dụng plasma để bắn phá thành lỗ chân lông, làm nhám bề mặt và tăng hoạt tính.
Cần có thiết bị xử lý plasma đặc biệt, với một thiết bị duy nhất có giá trị từ hàng chục nghìn đến hàng triệu
Tăng thời gian xử lý thêm khoảng 2-4 giờ sẽ làm tăng chi phí từ 30% đến 60%
Xử lý bằng dung dịch natri naphthalene (quy trình truyền thống): Ăn mòn mạnh, áp suất môi trường cao, dần được thay thế bằng plasma.
3. Tạo lớp: tạo bọt từng lớp chỉ cách nhau vài độ C
Khả năng chảy nhựa và hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của bảng tần số cao{0}}khác rất nhiều so với FR-4 và việc áp dụng trực tiếp các tham số nén thông thường chắc chắn sẽ gặp phải các vấn đề:
Bảng đa lớp vật liệu tần số đầy đủ: chi phí nén tăng 40% ~ 80%
Xếp chồng lai tần số cao + FR-4 (nén hỗn hợp): tăng chi phí 60% ~ 120%
Các vật liệu khác nhau có sự khác biệt đáng kể về CTE, sự giãn nở và co lại nhiệt không đồng bộ và ứng suất bên trong cao
Phải áp dụng sơ đồ gia nhiệt và điều áp gradient phân đoạn, đồng thời các thông số đường cong nhiệt độ và áp suất cần được điều chỉnh đặc biệt.
Lấy RO4350B làm ví dụ: nhiệt độ cán là 185 ± 5 độ, áp suất là 35 ± 5kg/cm 2 và thời gian cách nhiệt là 90 ± 10 giây. Nếu việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất không chính xác, các vấn đề như liên kết giữa các lớp không đủ, lớp tạo bọt, độ dày không đồng đều của lớp trung bình và bảng cong vênh có thể xảy ra.