Tratarea suprafeței PCB de înaltă frecvență este procesul de bază pentru a asigura integritatea semnalelor de înaltă{0}frecvență, care trebuie proiectat în jurul celor patru cerințe de bază: pierderi reduse, parazitare scăzută, stabilitate ridicată și rezistență la coroziune. Orice defect de suprafață poate crește pierderea de inserție cu mai mult de 0,5 dB și poate cauza chiar eșecul transmisiei semnalului de înaltă frecvență. Următoarele sunt pașii de producție detaliați și considerațiile cheie pentru procesele de tratare a suprafețelor de înaltă frecvență-:
Etapele de producție ai procesului de tratare a suprafeței de înaltă{0}frecvență
1. Aur de imersie chimică (ENIG, potrivit pentru scenarii de 5-24 GHz)
Procesul complet: decapare și curățare → microgravare → preimersie → activare → nichelare chimică → imersie chimică cu aur, implicând 6 rezervoare chimice și aproape o sută de măsuri de control chimic.
Parametri de bază: grosimea stratului de nichel de 5-10 μ m, grosimea stratului de aur de 0,05-0,1 μ m, rezistivitate de 2,4 μ Ω· cm, rugozitatea suprafeței Ra Mai mică sau egală cu 0,15 μ m.
2. Placare chimică cu argint (potrivit pentru scenarii cu unde milimetrice de 24-60 GHz)
Proces complet: Degresare dublă → Microgravare ușoară → Spălare cu acid → Curățare cu apă pură → Depunere chimică de argint → Strat de acoperire de protecție cu dublu strat. Tratamentul de protecție trebuie finalizat în 30 de minute după depunerea argintului.
Parametri de bază: Grosimea stratului de argint de 2-5 μ m, rezistivitate de 1,6 μ Ω· cm, rugozitatea suprafeței Ra Mai mică sau egală cu 0,08 μ m, grosimea totală a stratului de protecție Mai mică sau egală cu 0,3 μ m.
3. Pastă organică de lipit OSP (potrivită pentru scenarii cu costuri reduse-de 1-10 GHz)
Proces complet: degresare → microgravare → spălare cu acid → curățare cu apă pură → acoperire organică → curățare și uscare, cu un timp de procesare mai mic sau egal cu 2 minute pentru o singură placă.
Parametrii miezului: grosimea peliculei organice de 0,3-0,4 μ m, rezistivitate conformă cu cuprul (1,7 μ Ω· cm), rugozitatea suprafeței Ra Mai mică sau egală cu 0,1 μ m.
4. Placare chimică cu nichel paladiu (ENEPIG, potrivit pentru scenarii de înaltă fiabilitate, cum ar fi comunicațiile prin satelit)
Proces complet: Îndepărtarea uleiului înainte de tratament → Microgravare precisă → Nichelare chimică → Placare chimică cu paladiu → Imersie în aur → Post-tratare cu vid, operat într-un mediu cu oxigen scăzut pe tot parcursul procesului.
Parametri de bază: strat de nichel 5-8 μ m, strat de paladiu 0,1-0,3 μ m, strat de aur 0,05 μ m, rezistivitate 2,2 μ Ω· cm, rugozitatea suprafeței Ra Mai mică sau egală cu 0,12 μ m.
Precauții cheie exclusive de înaltă frecvență
1. Control strict al rugozității suprafeței
Folia de cupru electrolitic cu rugozitate scăzută (Ra=0.08-0.12 μm) trebuie selectată pentru a controla rugozitatea substratului de la sursă.
Procesul de microgravare utilizează o soluție ușoară de microgravare (concentrație de persulfat de sodiu de 80-100 g/L), iar cantitatea de îndepărtare a foliei de cupru este strict controlată la 0,3-0,5 μm pentru a evita microgravarea excesivă și rugozitatea excesivă.
Produsul final Ra trebuie să fie mai mic sau egal cu 0,1 μ m. Sub semnal de 10GHz, reducerea Ra de la 0,3 μm la 0,1 μm poate reduce pierderea conductorului cu 30%.
2. Controlul uniformității acoperirii și al impedanței
PCB-urile de înaltă frecvență de dimensiuni mari necesită adăugarea de benzi de ghidare de 5 mm lățime la margini pentru a evita abaterea grosimii acoperirii cauzată de diferența de debit dintre margini și centrul soluției de medicament.
Placarea chimică adoptă un rezervor de placare rotativ (viteză 5-10 rpm), iar placarea galvanică adoptă un proces de placare cu impulsuri pentru a controla abaterea grosimii acoperirii cu ± 10% și pentru a preveni schimbările bruște de impedanță.
Abaterea excesivă a grosimii stratului de acoperire poate duce direct la scăderea pierderii de retur de la -20dB la -15dB, afectând grav calitatea transmisiei semnalului de înaltă frecvență.
3. Proces de placare cu argint pentru protecție antioxidantă
Aplicați imediat un strat protector dublu-după depunerea argintului: stratul interior este o peliculă organică derivată de benzotriazol cu grosimea de 0,05-0,1 μm, iar stratul exterior este un strat de perfluoropolieter cu dielectric scăzut, cu un ε r mai mic sau egal cu 2,2.
Produsul finit trebuie ambalat în vid și depozitat cu desicanți, cu o temperatură ambientală controlată la 25 ± 5 grade și umiditate mai mică sau egală cu 50% pentru a evita creșterea rezistenței de contact cauzată de oxidarea stratului de argint.
Plăcile placate cu argint neprotejate păstrate la temperatura camerei timp de 3 luni vor crește rezistența de contact de la 8m Ω la 30m Ω, iar pierderea de inserție la 28GHz va crește cu 0,6dB/100mm.
4. Aderența acoperirii și fiabilitatea sudării
Procesul de pre-tratare trebuie să asigure că suprafața plăcii este lipsită de pete de ulei și straturi de oxid. Rezistența la exfoliere a stratului de acoperire după micro-coroziune trebuie să fie mai mare sau egală cu 0,8 N/mm pentru a evita desprinderea stratului de acoperire după lipirea prin reflow.
Placa cu frecvență înaltă-trebuie verificată prin lipire prin reflow la 260 de grade de mai mult de 3 ori, cu un unghi de umezire a sudării mai mic sau egal cu 30 de grade și fără probleme virtuale de lipire sau decojire a acoperirii.
Este interzisă atingerea directă a suprafeței plăcii prelucrate cu mâinile goale, deoarece reziduurile de amprentă pot cauza eșecul local de aderență a stratului de acoperire și întreruperea transmisiei semnalului.
5. Controlul de mediu al procesului complet
Toate concentrațiile de droguri de proces trebuie monitorizate online-în timp real. De exemplu, în procesul de depunere a aurului, concentrația ionilor de aur ar trebui să fie controlată stabil la 0,5-0,8 g/L pentru a evita fluctuațiile în compoziția acoperirii.
Parametrii de tratare a suprafeței diferitelor substraturi de înaltă{0}frecvență (PTFE, compozite cu hidrocarburi etc.) trebuie adaptați separat și este interzisă împărtășirea aceluiași set de parametri de proces cu plăcile FR-4 obișnuite.
Produsul finit este supus testării pierderii de inserție prin eșantionare 100% pentru a se asigura că incrementul pierderii de inserție la 10 GHz este mai mic sau egal cu 0,2 dB/100 mm, îndeplinind cerințele scenariilor de-frecvență înaltă.