El tauler d'alta-freqüència de Rogers es coneix com el "bell ric" a la indústria de PCB - Les plaques de la mateixa mida tenen un preu de 5 a 25 vegades més alt que el FR-4 normal. No es tracta simplement d'una "prima de marca", sinó del resultat de múltiples costos com ara materials, processos, equips, rendiment i proves.
El tauler d'alta-freqüència de Rogers no és una combinació senzilla de resina epoxi i tela de vidre, sinó un sistema de fórmula especial:
Substrat de PTFE (politetrafluoroetilè) (sèrie RO3000, sèrie RT/duroid):
El preu de les matèries primeres de resina pura de PTFE és d'uns 200-350 iuans/kg, que és diverses vegades superior al de la resina epoxi.
La inercia química és extremadament forta, coneguda com el "rei del plàstic", però la dificultat de processament també és extremadament alta
Df (factor de pèrdua) pot ser tan baix com 0,0009 (a 10 GHz), que és un dels nivells més baixos de la indústria
Resina d'hidrogen de carboni + farcit de ceràmica (sèrie RO4000, com ara RO4350B):
Els farcits de ceràmica determinen la constant dielèctrica - òxid d'alumini (Al ₂ O3), nitrur d'alumini (AlN), titanat d'estronci, etc.
Com més gran sigui la proporció d'ompliment de ceràmica, més estable és el Dk, però més difícil i costós és el processament
En comparació amb el PTFE pur, té una millor processabilitat i pot utilitzar processos similars al FR-4, amb una rendibilitat excepcional.
Barreres tècniques bàsiques: tolerància constant dielèctrica controlada dins de ± 0,05 (sèrie RO4000), sèrie PTFE fins i tot ± 0,02. Això vol dir que la fórmula del material, la uniformitat de la mescla i el procés de sinterització s'han de fer fins a l'extrem, i qualsevol lleugera desviació donarà lloc a l'eliminació de tot el lot.
El procés estàndard del FR-4 normal es trasllada a la placa d'alta freqüència i gairebé tots els passos s'han d'actualitzar i modificar:
1. Perforació: les broques són consumibles
FR-4 ordinari: la broca ordinària d'aliatge dur és suficient, amb un cost baix
Tauler d'alta freqüència (inclòs farciment de ceràmica): les partícules de ceràmica tenen una gran duresa i les broques normals es desgasten molt ràpidament
S'han d'utilitzar broques recobertes de diamant, i el preu per broca és diverses vegades més gran que el de les broques normals.
Velocitat de rotació de 30000 ~ 40000 rpm, velocitat d'alimentació de 5 ~ 8 mm/min (alimentació FR-4 normal més ràpida)
Els costos de perforació augmenten entre un 20% i un 100%
Substrat de PTFE: el material és suau i té una forta duresa. La perforació és propensa a les rebaves i la rugositat de la paret del forat ha de ser Ra inferior o igual a 1,5 μ m
S'ha d'utilitzar una placa de coberta d'alumini per evitar el sobreescalfament i el refredament de l'aire per evitar la deformació a alta-temperatura
La rugositat de la paret del forat es controla a Ra Menor o igual a 1,2 μ m, i la tolerància d'obertura és de ± 0,01 mm
2. Metal·lització del forat (deposició de coure): una barrera addicional d'"activació".
El material de PTFE té una inercia química extremadament forta i el recobriment convencional del procés de deposició de coure no s'enganxa en absolut - la peladura del recobriment a la paret del forat és un dels motius principals de la ferralla de taulers d'alta-freqüència.
Solució:
Tractament amb plasma: utilitzant plasma per bombardejar la paret dels porus, aspre la superfície i augmentant l'activitat.
Es requereix un equip especial de processament de plasma, amb un únic dispositiu que va des de desenes de milers fins a milions
Augmentar el temps de procés en unes 2-4 hores augmenta el cost entre un 30% i un 60%
Tractament amb solució de naftalè sòdic (procés tradicional): forta corrosivitat, alta pressió ambiental, substituït gradualment per plasma.
3. Capes: capa per capa formant escuma a pocs graus centígrads de distància
La fluïdesa de la resina i el coeficient d'expansió tèrmica (CTE) de la placa d'alta -freqüència difereixen molt de la FR-4, i l'aplicació directa de paràmetres de compressió habituals trobarà inevitablement problemes:
Tauler multicapa de material de freqüència completa: el cost de la compressió augmenta un 40% ~ 80%
Apilament híbrid d'alta freqüència + FR-4 (compressió mixta): augment del cost del 60% ~ 120%
Els diferents materials presenten diferències significatives en CTE, expansió i contracció tèrmicas asíncrones i tensió interna elevada
S'ha d'adoptar un esquema d'escalfament i pressurització de gradient segmentat, i la corba de temperatura i els paràmetres de pressió s'han d'ajustar especialment.
Prenent RO4350B com a exemple: la temperatura de laminació és de 185 ± 5 graus, la pressió és de 35 ± 5 kg/cm² i el temps d'aïllament és de 90 ± 10 s. Si el control de temperatura i pressió no és precís, es poden produir problemes com ara una unió entre capes insuficients, escuma de la capa, gruix desigual de la capa mitjana i deformació del tauler.