سرعة عاليةثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الترددهي الناقل الأساسي لنقل الإشارات للمعدات المتطورة- مثل محطات 5G الأساسية، وخوادم الذكاء الاصطناعي، ورادار الموجات المليمترية المُثبت على المركبات، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وما إلى ذلك. ويتمثل هدف التصنيع الأساسي لها في تحقيق فقدان منخفض للإشارة، ومطابقة المعاوقة الدقيقة، وسلامة عالية للإشارة. تعد متطلبات اختيار المواد والتحكم الكامل في العملية أعلى بكثير من متطلبات لوحات الدوائر FR-4 العادية.
النقاط الأساسية لاختيار المواد
تعتبر المواد الأساس لتحديد أداء لوحات الدوائر المطبوعة ذات السرعة العالية-والتردد العالي-، ويجب إكمال الاختيار المنهجي حول ثلاثة أبعاد أساسية: الخسارة المنخفضة، والثبات العالي، والقدرة على تكيف العملية.
1. اختيار الركيزة الأساسية
تحدد خصائص العزل الكهربائي للركيزة جودة إرسال الإشارة بشكل مباشر، ويجب أن يتبع الاختيار منطق الخطوات الأربعة المتمثل في "مستوى تحديد المعدل، واستقرار تحديد البيئة، وتكييف عملية تحديد الهيكل، وتكلفة تحديد الدفعة":
متطلبات المؤشر الأساسية: يجب أن يكون ثابت العزل الكهربائي (Dk) مستقرًا في نطاق 2.0 إلى 4.0، ويجب أن يكون التقلب أقل من ± 0.05 على نطاق واسع من التردد ودرجة الحرارة؛ عامل فقدان العزل الكهربائي (Df) أقل من 0.002-0.005 عند 10 جيجا هرتز؛ معدل امتصاص الماء أقل من 0.02%؛ يتطابق معامل التمدد الحراري (CTE) مع رقائق النحاس، عند حوالي 17 جزء في المليون/درجة.
سيناريوهات التكيف الركيزة السائدة:
سلسلة PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين): مثل Rogers RO3000/4000، وTaconic TLY، وDf منخفضة تصل إلى 0.0004، مناسبة لموجات المليمتر وسيناريوهات النقل فائقة السرعة التي تزيد عن 56 جيجابت في الثانية.
يمكن خلط المواد المركبة من السيراميك والهيدروجين الكربوني، مثل Rogers RO4350B، مع FR-4، مما يحقق التوازن بين الأداء وتكلفة المعالجة، وهو الاختيار السائد في نطاق التردد 10-30 جيجا هرتز.
راتنجات الإيبوكسي المعدلة: مثل سلسلة Panasonic Megtron Isola I-Tera MT40، مناسبة لسيناريوهات السرعة المتوسطة إلى العالية التي تبلغ 10-25 جيجابت في الثانية، ومتوافقة مع عمليات اللحام التقليدية بإعادة التدفق الخالية من الرصاص.
تجنب التحديد: يُمنع تمامًا استبدال الركائز عالية التردد-بـ FR-4 العادي لتجنب التوهين الشديد للإشارة عند الترددات العالية؛ التنفيذ الصارم لمبدأ ما يدخل أولاً يخرج أولاً من المواد لمنع انحراف معامل العزل الكهربائي الناتج عن تقادم المواد.
2. اختيار الموصلات الداعمة والمواد المساعدة
رقائق النحاس: يُفضل رقائق النحاس منخفضة الحجم -HVLP، مع التحكم في خشونة السطح Rz أقل من 2 ميكرومتر، مما يقلل بشكل كبير من فقدان موصل التردد العالي- الناتج عن تأثير الجلد؛ يمكن للوصلة فائقة السرعة استخدام النحاس المدلفن RA لتحقيق التأثير النهائي لسطح النحاس الناعم.
المعالجة السطحية: بالنسبة لسيناريوهات الترددات العالية-، تُفضل عمليات ترسيب الفضة وقناع اللحام العضوي OSP لتجنب خسائر التردد اللاسلكي الإضافية الناتجة عن طبقة النيكل لترسيب الذهب من ENIG؛ استخدم عملية الذهب الغاطسة فقط في سيناريوهات الطلب على اللحام ذات الموثوقية العالية.
مقاومة اللحام: حدد مقاومة اللحام عالية التردد- المتخصصة ذات Dk المنخفض وDf المنخفض لتجنب فقدان الإدخال الإضافي والتداخل مع نقل الإشارة الناتج عن تغطية الأسلاك بمقاومة اللحام العادية.
النقاط الأساسية للتحكم في العملية بأكملها
يعتمد إنتاج الإنتاج الضخم واتساق الأداء للوحات الدوائر المطبوعة عالية السرعة-والتردد العالي-على التحكم الدقيق الحصري طوال العملية بأكملها، وتكون متطلبات دقة التحكم للعمليات الأساسية أعلى بكثير من تلك الخاصة بلوحات الدوائر المطبوعة العادية.
1. تكنولوجيا الحفر والحفر الخلفي
باستخدام لقمة مثقاب جديدة غير قابلة للطحن، مقترنة بلوحة غطاء سميكة من الألومنيوم ووسادة ميلامين عالية الكثافة-، مع معلمات حصرية "للسرعة العالية، ومعدل تغذية صغير"، يتم التحكم بدقة في خشونة جدار الثقب في حدود 20 ميكرومتر لتجنب مسحوق الركيزة وتصفيحها.
لمعالجة مشكلة تداخل الأكوام المتبقية للإشارة عالية التردد، يتم استخدام عملية حفر خلفية دقيقة للتحكم في دقة العمق في حدود 4 مل، مما يؤدي تمامًا إلى القضاء على إزاحة المعاوقة والتداخل المتبادل للإشارة الناتج عن أعمدة الثقب الزائدة. هذه عملية أساسية للوحات دوائر الموجات المليمترية.
يجب ألا يتجاوز خطأ محاذاة الطبقة البينية لموضع الثقب 0.05 مم لمنع تشوهات الأداء الكهربائي الناجمة عن اختلال الطبقة البينية؛ يجب خبز اللوح الذي يتمتع بامتصاص قوي للرطوبة عند درجة حرارة 150 درجة لمدة 4 ساعات بعد الحفر لإزالة الرطوبة.
2. عملية تعدين الثقب
إن الخمول الكيميائي السطحي للركائز عالية التردد-مثل PTFE قوي للغاية، ولا يمكن لعمليات ترسيب النحاس التقليدية أن تحقق ترابطًا موثوقًا به، وهو ما يمثل أكبر صعوبة في التصنيع:
باستخدام تنشيط البلازما (تركيبة O ₂/CF ₄/N ₂) أو عملية تنشيط محلول نفثالين الصوديوم، يتم تدمير السلاسل الجزيئية الخاملة على سطح الركيزة، وتزداد قوة الترابط بين الطبقة النحاسية والركيزة إلى 1.2-1.5 نيوتن/مم.
قم بزيادة تركيز محلول طلاء النحاس بشكل صحيح، وإطالة وقت التفاعل، وإيقاف وظيفة الموجات فوق الصوتية لسلك طلاء النحاس، والتأكد من أن سمك النحاس لجدار الثقب أكبر من أو يساوي 25 ميكرومتر، وتلبية متطلبات السماكة بنسبة 20٪ لمعيار IPC Class 2، وتجنب التمدد الحراري للمحور Z - الذي يسبب كسر جدار الثقب.
3. عملية نقل الرسم والنقش
تحكم بدقة في تسامح عرض الخط في حدود ± 2%، واستخدم مرآة مائة أضعاف للتحقق من عرض الخط والتباعد بين خط microstrip على اللوحة الأولى لضمان دقة المعاوقة.
التحكم بدقة في سرعة الحفر والتوحيد لضمان حواف الدائرة الناعمة والخالية من النتوءات، وتجنب التداخل الناتج عن تشتت الإشارة؛ يجب إزالة النحاس المتبقي ضمن نطاق 2.54 مم حول خط الشريط الدقيق المحفور تمامًا، ويمنع منعًا باتًا كشط النحاس المتبقي بشفرة.
يُحظر على معظم صفائح PTFE الطحن بعد النقش لمنع تلف سطح النحاس وإحداث خسائر إضافية.
4. عملية مغلفة
التحكم بدقة في المعلمات الثلاثة الرئيسية لدرجة الحرارة والضغط ووقت التصفيح، مما يضمن تدفق لاصق موحد للورقة شبه المعالجة (ورقة PP)، وعدم وجود فقاعات أو تصفيح بين الطبقات، والتحكم في تسامح سمك الوسط ضمن نطاق صغير جدًا، مما يضمن بشكل مباشر اتساق المعاوقة.
يجب التحقق من مطابقة CTE للمواد المختلفة بحثًا عن هياكل الضغط المختلط متعددة الطبقات-لمنع تشققات جدار الثقب وفشل التصفيح أثناء عمليات الضغط المتعددة واللحام بإعادة التدفق؛ قبل تصفيح صفائح PTFE، يجب خبزها عند 150 درجة لمدة ساعتين لإزالة الرطوبة وتجنب الرغوة بعد التصفيح.