Produkcja PCB High Dk Rogers

Ponieważ telekomunikacja 5G, telemetria lotniczo-kosmiczna i samochodowe systemy radarowe 77 GHz wymagają coraz bardziej agresywnej miniaturyzacji obwodów, inżynierowie sprzętu są zmuszeni do stosowania podłoży o wyższych stałych dielektrycznych (Dk). W inżynierii częstotliwości radiowych (RF), fizyczny rozmiar obwodu rezonansowego jest odwrotnie proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z Dk podłoża. Jednak wybór kompozytu o wysokim Dk z karty katalogowej to dopiero pierwszy krok. Prawdziwe wyzwanie inżynieryjne polega na zrozumieniu, jak te zaawansowane materiały zachowują się w hali produkcyjnej.

Różne podłoża wysokoczęstotliwościowe – nawet te o identycznych właściwościach elektrycznych – reagują diametralnie odmiennie podczas obróbki CNC, poprzez metalizację i laminowanie wielowarstwowe. Jako wyspecjalizowany producent płytek drukowanych RF, Highleap Electronics opracował ten przewodnik techniczny, aby pomóc Ci zapoznać się z naszymi zaawansowanymi materiałami do laminowania PCB . Dzięki zrozumieniu unikalnych realiów produkcyjnych serii Rogers RO3000®, RO4360G2™ i TMM10i™ możesz mieć pewność, że Twój kolejny projekt mikrofalówki będzie zarówno stabilny elektrycznie, jak i możliwy do masowej produkcji bez nieoczekiwanego wzrostu kosztów.

Poproś o wycenę DFM i produkcji Rogers

Seria RO3000: Konie robocze PTFE zapewniające ekstremalnie niskie straty

Seria Rogers RO3000 zbudowana jest na kompozycie politetrafluoroetylenu (PTFE) z wypełnieniem ceramicznym. PTFE jest legendą w branży mikrofalowej ze względu na niezwykle niski współczynnik stratności (Df), co oznacza, że ​​niemal zerowa energia sygnału jest przekształcana w ciepło tracone. Dzięki zmianie gęstości wypełniacza ceramicznego, Rogers oferuje różne opcje Dk, dostosowane do specyficznych potrzeb miniaturyzacji.

W przypadku radarów samochodowych 77 GHz do zapobiegania kolizjom i projektów milimetrowych, w których kluczowe jest zachowanie sygnału, inżynierowie zazwyczaj wybierają Rogers RO3035. Jego Dk na poziomie 3.50 oferuje zrównoważone podejście, zapewniając niski współczynnik termiczny Dk (TCDk), który zapobiega „mruganiu” wiązki radarowej w ekstremalnych warunkach pogodowych. Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) w osi Z na poziomie 24 ppm/°C jest zbliżony do miedzi, co zapewnia niezawodność wielowarstwowych przejść.

Gdy zachodzi potrzeba dalszej kompresji fizycznej przestrzeni – na przykład we wzmacniaczach mocy sub-6 GHz lub antenach GPS – Rogers RO3006 zapewnia Dk na poziomie 6.15. W przypadku najbardziej ekstremalnych wymagań miniaturyzacji, takich jak filtry telemetryczne dla przemysłu lotniczego i kosmicznego oraz konwertery satelitarne LNB w paśmie X, Rogers RO3010 przesuwa granice, oferując imponujące Dk na poziomie 10.2.

RO4360G2: Omijanie wąskiego gardła PTFE

Aby rozwiązać koszmary produkcyjne związane z teflonem, firma Rogers opracowała zupełnie inne podejście chemiczne. Rogers RO4360G2 oferuje dokładnie takie same korzyści w zakresie miniaturyzacji (Dk 6.15) jak RO3006, ale jest produkowany z wykorzystaniem wzmocnionej włóknem szklanym ceramicznej żywicy termoutwardzalnej węglowodorowej.

Ponieważ nie jest to PTFE, nie topi się i nie rozmazuje na wewnętrznych warstwach miedzi podczas wiercenia CNC. Można go odtłuścić i powlekać za pomocą standardowych linii FR-4 z nadmanganianem. Ta „przetwarzalność FR-4” drastycznie skraca czas realizacji i obniża cenę prototypu w porównaniu z tradycyjnymi laminatami mikrofalowymi.

Co więcej, RO4360G2 charakteryzuje się kinetyką utwardzania i temperaturami zeszklenia (Tg) kompatybilną ze standardowymi żywicami epoksydowymi. To czyni go niekwestionowanym liderem w dziedzinie ekonomicznych, hybrydowych, wielowarstwowych układów warstwowych. Firma Highleap Electronics rutynowo stosuje RO4360G2 na warstwach zewnętrznych (L1-L2) do trasowania sygnału RF 5G, jednocześnie wykorzystując wewnętrznie tańszy laminat FR-4 o wysokiej temperaturze zeszklenia (High-Tg) do cyfrowej logiki i dystrybucji zasilania. Dzięki zastosowaniu precyzyjnych, asymetrycznych receptur termicznych podczas cyklu laminowania, z powodzeniem współutwardzamy te różne materiały, nie powodując asymetrycznego wypaczenia (efektu „chrupek ziemniaczanych”).

TMM10i: Przewidywalność izotropowa a rzeczywistość obróbki

Większość laminatów wysokoczęstotliwościowych wykorzystuje tkaną tkaninę z włókna szklanego jako wsparcie konstrukcyjne. Powoduje to efekt anizotropowy, co oznacza, że ​​stała dielektryczna nieznacznie różni się w zależności od tego, czy sygnał przemieszcza się wzdłuż osi X, Y czy Z. W przypadku skomplikowanych struktur falowodów 3D i filtrów wnękowych o wąskiej tolerancji, ta nieprzewidywalność pogarsza wydajność.

Rogers TMM10i całkowicie eliminuje włókno szklane. Jest to wysoce usieciowana żywica termoutwardzalna wypełniona ceramiką, zapewniająca współczynnik Dk równy 9.80 i idealną stabilność izotropową. Zachowuje się dokładnie tak samo jak sztywny element ceramiki z tlenku glinu. W przypadku konstrukcji termoutwardzalnej o wysokim współczynniku Dk, produkcja kompaktowych płytek RF TMM13i oferuje inne możliwości przetwarzania niż konstrukcje oparte na PTFE.

Materiał ten stanowi jednak największe wyzwanie w obróbce mechanicznej. Ekstremalna gęstość ceramiki zniszczy standardowe wiertła z węglika wolframu w mniej niż 100 uderzeniach. Jeśli fabryka spróbuje przecisnąć tępe wiertło przez TMM10i, aby obniżyć koszty oprzyrządowania, spowoduje to mikroskopijne pęknięcia (mikropęknięcia) wzdłuż ścianek przelotek. Podczas lutowania rozpływowego SMT, substancje chemiczne uwięzione w tych mikropęknięciach zagotują się i zdmuchną miedzianą powłokę ze ścianek przelotek. Obróbka TMM10i wymaga od fabryki przestrzegania ścisłych limitów uderzeń wiertła, zmniejszenia prędkości obrotowej wrzeciona i stosowania specjalistycznych frezów diamentowych, aby zapobiec pękaniu kruchego podłoża na krawędziach płytki.

Porównanie głównych modeli DFM: chemia bazowa i czynniki kosztowe

Wybór podłoża o wysokim współczynniku Dk to ćwiczenie polegające na zrównoważeniu potrzeb elektrycznych z realiami produkcyjnymi. Poniższa tabela przedstawia podstawowe różnice, które wpływają na złożoność i koszty produkcji.

Produkcja pod klucz płytek PCB o wysokiej częstotliwości

Płytkę Dk 10.2 można by idealnie symulować w HFSS, ale jeśli Twój łańcuch dostaw nie jest w stanie obsłużyć precyzyjnego odbarwiania plazmowego, trawienia ścieżek o bardzo małej grubości i lutowania SMT bez pustych przestrzeni, fizyczny produkt ulegnie uszkodzeniu w terenie.

Ponieważ miękki PTFE i kruche ceramiczne tworzywa termoutwardzalne są bardzo podatne na uszkodzenia podczas transportu, przenoszenie tych gołych płytek między producentem a oddzielną halą montażową drastycznie zwiększa ryzyko zanieczyszczenia, przesunięć impedancji i wykruszeń krawędzi. W Highleap Electronics eliminujemy to ryzyko, działając jako producent z jednego źródła.

Płynnie przenosimy Twój projekt z naszych zaawansowanych, wysokoczęstotliwościowych linii do produkcji gołych płytek drukowanych bezpośrednio do naszych precyzyjnych zakładów montażu SMT. Wykorzystując technologię Laser Direct Imaging (LDI) do precyzyjnej szerokości ścieżek oraz inspekcję rentgenowską 3D (AXI) w celu zapewnienia braku pustych przestrzeni pod komponentami RF dużej mocy, gwarantujemy, że Twoje moduły Massive MIMO lub radarowe działają dokładnie tak, jak powinny. Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów już dziś, aby omówić pliki Gerber i konfigurację stosu.