Papan frekuensi tinggi Rogers-dikenali sebagai papan "kacak kaya tinggi" dalam industri PCB - papan dengan saiz yang sama berharga 5 hingga 25 kali lebih tinggi daripada FR-4 biasa. Ini bukan sekadar "premium jenama", tetapi hasil daripada pelbagai kos seperti bahan, proses, peralatan, hasil dan ujian.
Papan frekuensi tinggi Rogers-bukan gabungan mudah resin epoksi dan kain kaca, tetapi sistem formula khas:
Substrat PTFE (polytetrafluoroethylene) (siri RO3000, siri RT/duroid):
Harga bahan mentah resin tulen PTFE adalah kira-kira 200-350 yuan/kg, yang beberapa kali lebih tinggi daripada resin epoksi
Lengai kimia adalah sangat kuat, dikenali sebagai "raja plastik", tetapi kesukaran pemprosesan juga sangat tinggi
Df (faktor kerugian) boleh serendah 0.0009 (pada 10GHz), yang merupakan salah satu tahap terendah dalam industri
Resin hidrogen karbon+pengisian seramik (siri RO4000, seperti RO4350B):
Pengisi seramik menentukan pemalar dielektrik - aluminium oksida (Al ₂ O3), aluminium nitrida (AlN), strontium titanat, dsb.
Semakin tinggi nisbah pengisian seramik, semakin stabil Dk, tetapi semakin sukar dan mahal pemprosesannya
Berbanding dengan PTFE tulen, ia mempunyai kebolehprosesan yang lebih baik dan boleh menggunakan proses yang serupa dengan FR-4, dengan keberkesanan kos yang luar biasa
Halangan teknikal teras: toleransi malar dielektrik dikawal dalam ± 0.05 (siri RO4000), siri PTFE genap ± 0.02. Ini bermakna bahawa formula bahan, keseragaman pencampuran, dan proses pensinteran semuanya mesti dilakukan secara melampau, dan sebarang penyelewengan yang sedikit akan mengakibatkan keseluruhan kumpulan dibatalkan.
Proses standard FR biasa-4 dialihkan ke papan frekuensi tinggi dan hampir setiap langkah perlu ditingkatkan dan diubah suai:
1. Penggerudian: Mata gerudi adalah bahan habis pakai
FR-4 Biasa: Bit gerudi aloi keras biasa adalah mencukupi, dengan kos yang rendah
Papan frekuensi tinggi (termasuk pengisian seramik): Zarah seramik mempunyai kekerasan yang tinggi, dan bit gerudi biasa haus dengan cepat
Bit gerudi bersalut berlian mesti digunakan, dan harga setiap bit adalah beberapa kali lebih tinggi daripada bit gerudi biasa
Kelajuan putaran 30000~40000 rpm, kadar suapan 5~8mm/min (suapan FR-4 biasa lebih pantas)
Kos penggerudian meningkat sebanyak 20% hingga 100%
Substrat PTFE: Bahannya lembut dan mempunyai keliatan yang kuat. Penggerudian terdedah kepada burr, dan kekasaran dinding lubang dikehendaki Ra Kurang daripada atau sama dengan 1.5 μ m
Plat penutup aluminium perlu digunakan untuk mengelakkan terlalu panas dan penyejukan udara untuk mengelakkan ubah bentuk-suhu tinggi
Kekasaran dinding lubang dikawal pada Ra Kurang daripada atau sama dengan 1.2 μ m, dan toleransi apertur ialah ± 0.01mm
2. Pengetatan lubang (pemendapan kuprum): penghalang "pengaktifan" tambahan
Bahan PTFE mempunyai lengai kimia yang sangat kuat, dan salutan proses pemendapan kuprum konvensional tidak boleh melekat sama sekali - pengelupasan salutan pada dinding lubang adalah salah satu sebab utama sekerap papan frekuensi tinggi-tinggi.
Penyelesaian:
Rawatan plasma: menggunakan plasma untuk mengebom dinding liang, mengasarkan permukaan dan meningkatkan aktiviti.
Peralatan pemprosesan plasma khas diperlukan, dengan satu peranti antara puluhan ribu hingga jutaan
Menambahkan masa proses kira-kira 2-4 jam meningkatkan kos sebanyak 30% hingga 60%
Rawatan larutan natrium naftalena (proses tradisional): Kekakisan yang kuat, tekanan persekitaran yang tinggi, secara beransur-ansur digantikan oleh plasma.
3. Lapisan: lapisan demi lapisan berbuih hanya beberapa darjah Celcius
Kebolehliran resin dan pekali pengembangan terma (CTE) papan frekuensi tinggi-berbeza sangat daripada FR-4, dan penggunaan terus parameter mampatan biasa pasti akan menghadapi masalah:
Papan berbilang lapisan bahan frekuensi penuh: kos mampatan meningkat sebanyak 40%~80%
Penyusunan hibrid frekuensi tinggi+FR-4 (mampatan bercampur): peningkatan kos sebanyak 60%~120%
Bahan yang berbeza mempunyai perbezaan yang ketara dalam CTE, pengembangan dan pengecutan haba tak segerak, dan tekanan dalaman yang tinggi
Skim pemanasan dan tekanan kecerunan bersegmen mesti diguna pakai, dan lengkung suhu dan parameter tekanan perlu dilaraskan khas.
Mengambil RO4350B sebagai contoh: suhu laminating ialah 185 ± 5 darjah , tekanan ialah 35 ± 5kg/cm ², dan masa penebat ialah 90 ± 10s. Jika kawalan suhu dan tekanan tidak tepat, masalah seperti ikatan antara lapisan yang tidak mencukupi, lapisan berbuih, ketebalan lapisan sederhana yang tidak sekata, dan ledingan papan mungkin berlaku.