A placa de alta frequência F4B (substrato de PTFE) é atualmente o substrato principal para cenários de alta-frequência, como comunicação 5G, comunicação por satélite, radar de ondas milimétricas, etc. Suas principais vantagens residem na perda dielétrica extremamente baixa e na excelente estabilidade da constante dielétrica. No entanto, devido às propriedades físicas e químicas especiais do material PTFE, existem muitas barreiras técnicas que diferem da placa FR-4 comum no processamento completo do processo.
Parâmetros básicos centrais e estabilidade da constante dielétrica
Parâmetros típicos do modelo: Sob condições de teste de 10 GHz, o F4BM265 mainstream tem uma constante dielétrica (DK) de 2,65 ± 0,05, um fator de perda (DF) de apenas 0,0013 e um DF de apenas 0,0019 a 20 GHz, que é muito melhor do que a placa fr4 comum.
Vantagens da estabilidade dielétrica constante: Usando uma proporção científica de tecido de vidro e resina PTFE para compressão, a faixa da constante dielétrica é mais ampla do que a das folhas comuns de PTFE. A flutuação de DK entre lotes pode ser controlada dentro de ± 0,05, e o desvio de impedância de linhas microstrip de 50 Ω pode ser controlado dentro de ± 3 Ω na faixa de alta frequência de 28 GHz, evitando a deterioração acentuada da perda de retorno.
Pré-requisito de garantia de estabilidade: Antes da produção, é necessário testar novamente o Dk/Df de cada lote de placas utilizando o método da cavidade ressonante. Somente lotes com valores medidos que correspondam estritamente à entrada do projeto podem ser liberados para evitar afetar o desempenho elétrico de toda a placa devido a desvios de lote de substrato.
Principais dificuldades de processamento e soluções direcionadas
1. Dificuldades no processo de perfuração
Desempenho de dificuldade: o material PTFE é macio e possui alta tenacidade. Ao processar com agulhas de perfuração comuns, o material é "cortado pela faca" em vez de ser cortado, o que pode facilmente causar estiramento, rebarbas e descascamento da parede do furo. O acúmulo de calor de perfuração também pode fazer com que o PTFE derreta e adira à parede do furo.
Solução: Usando uma nova broca de liga dura com ângulo superior de 130 graus, a velocidade do fuso é controlada entre 60.000 e 80.000 rpm, e brocas de pica-pau de vários-estágios são usadas para reduzir o volume de corte único e o acúmulo de calor. O F4B produzido internamente usa uma placa de cobertura de alumínio e, após a perfuração, pistolas de ar de alta-pressão são usadas para soprar a poeira dentro do buraco. As arestas vivas do furo são processadas manualmente e o polimento mecânico é proibido para evitar que a placa se expanda e se deforme.
2. Limiar do núcleo de metalização do furo
Desempenho de dificuldade: o material PTFE tem energia superficial extremamente baixa (cerca de 18 dinas/cm²), forte inércia química e o processo químico comum de deposição de cobre não pode aderir efetivamente, que é o limite técnico central para processamento de placas de alta-frequência F4B.
Solução: Adotando o tratamento de ativação de plasma padrão da indústria, a energia superficial da parede do poro é aumentada para mais de 52 dinas/cm² através de bombardeio físico e reações químicas, fornecendo uma interface de ligação ideal para deposição de cobre; Agentes especiais-de tratamento de poros de alta frequência também podem ser usados para imersão por meia hora antes de entrar no processo de deposição de cobre. A espessura do poro de cobre deve ser controlada em um mínimo de 18 μm e uma média de 20 μm. Recomenda-se o uso de galvanoplastia pulsada para aumentar a espessura do poro de cobre para maior ou igual a 25 μm para a placa mista.
3. Transferência gráfica e controle de expansão de tamanho
Desempenho de dificuldade: O coeficiente de expansão térmica da chapa F4B é 13 vezes maior que o do aço, e sua textura é macia e facilmente deformada por forças externas. A exposição comum do filme é difícil de atender ao requisito de precisão de largura de linha dentro de ± 0,02 mm, e o desvio de alinhamento entre camadas tende a ocorrer após a prensagem da placa multi-camadas.
Solução: Adotando a tecnologia de imagem direta a laser LDI, a precisão do posicionamento gráfico é controlada no nível de 5 μ m, e a oficina de exposição mantém uma temperatura constante de 23 ± 1 grau e uma umidade constante de 50 ± 5%; Estabeleça um banco de dados para compensar a expansão e contração de diferentes modelos de placas F4B e combine os coeficientes de compensação antecipadamente durante o estágio CAM. O desvio entre o tamanho do produto acabado e o valor do projeto pode ser controlado em menor ou igual a ± 0,075 mm.
4. Dificuldades no processo de máscara de solda
Desempenho de dificuldade: As características de baixa energia superficial do PTFE podem levar à má adesão do óleo verde, tornando-o propenso à formação de espuma e descascamento do óleo verde durante o processamento, o que afeta a confiabilidade da superfície da placa.
Solução: Antes da máscara de solda, placas lavadas com ácido são usadas para pré-tratamento, e lixamento mecânico e escovação são completamente proibidos para evitar a deformação da placa e melhorar a adesão da superfície da placa, reduzindo a formação de espuma de óleo verde e problemas de descascamento da raiz.
Cenários de aplicativos convencionais
A placa de alta-frequência F4B, com desempenho elétrico estável de alta-frequência e alto custo-efetivo, é atualmente amplamente usada em campos de RF, como deslocadores de fase, divisores de energia, acopladores, redes de alimentação, antenas de phased array, equipamentos de comunicação via satélite, antenas de estação base 5G, etc. É uma opção econômica-para substituir materiais de placa Rogers importados em cenários de alta-frequência de médio a alto nível.