Когда клиент обращается к нам с предложением высокочастотного приложения, разговор редко начинается с цены. Все начинается с материала. В ВЧ и СВЧ конструкциях подложка не является пассивной несущей — она является частью схемы. Именно поэтому, когда этот конкретный проект оказался на нашем столе, выбор Rogers TMM10 уже был сделан. Реальный вопрос заключался в том, сможем ли мы построить его точно по спецификации.

Это история о том, как мы изготовили двухслойную печатную плату TMM10 толщиной 5,1 мм для высокочастотных приложений и о том, что усложнило задачу.

Требование клиента

Заказчику требовалась двусторонняя печатная плата на основе Rogers TMM10, термореактивного микроволнового материала. Толщина готовой доски была указана в5,1 ммс жестким размерным допуском±0,15 ммв рамках компактного63,9 мм × 48 ммконтур.

Необычным этот проект сделал не только материал, но и отделка. Требуется доскабез паяльной маски и шелкографиис любой стороны. Для высокочастотной конструкции это не решение по экономии средств, а решение по повышению производительности. Маска припоя представляет собой диэлектрический слой, который может смещать импеданс и мешать настройке. Его удаление означает, что медная поверхность должна быть безупречной, ведь скрываться не за чем.

Приложение? Высокочастотные радиочастоты работают в том же семействе, что и системы спутниковой связи, GPS и патч-антенны, а также тестеры чипов.

Инженерные проблемы

Плата толщиной 5,1 мм не является стандартной. Размер большинства двусторонних печатных плат измеряется долями миллиметра. При такой толщине становится сложно сразу несколько вещей.

Во-первых, стек.Плата выполнена в виде двухслойной жесткой печатной платы:

• Медный слой 1: 35 мкм (1 унция)

• Сердечник Rogers TMM10: 5,08 мм (200 мил)

• Медный слой 2: 35 мкм (1 унция)

Этот сердечник диаметром 5,08 мм является источником как механической жесткости платы, так и сложности ее изготовления.

Во-вторых, бурение.При минимальном размере отверстия0,25 мми толщина платы 5,1 мм, соотношение сторон высокое. Глубокие, узкие отверстия требуют точных параметров сверления и очистки стенок. Мы использовали13 сквозных отверстийвсе покрыты слоем толщиной20 мкм, без слепых переходов. Любое соединение должно было быть надежным.

В-третьих, прекрасные характеристики.Минимальный след и пространство были4/7 мил. На толстом термореактивном материале с керамическим наполнителем добиться равномерного травления по всей панели непросто. TMM10 механически стабилен, но его окно обработки уже стандартного.ФР-4.

В-четвертых, финиш.Без паяльной маски и шелкографии поверхность должна была быть идеальной. Мы указалиENIG (никелевое иммерсионное золото)— плоское, стойкое к окислению покрытие, подходящее как для пайки, так и для соединения проводов. ENIG — выбор премиум-класса, и для этой платы он оказался правильным.

В нашу пользу сыграло одно: TMM10 не требует обработки нафталатом натрия перед химическим нанесением покрытия. Это устранило опасный и трудоемкий этап, характерный для материалов на основе ПТФЭ.

Как мы это построили

Каждый проект начинается с данных Gerber. В данном случае заказчик предоставил произведение искусства вГербер RS-274-Xформат, отраслевой стандарт. Оттуда мы перешли к производству.

Схема была простой на бумаге, но сложной в исполнении. Один сердечник TMM10 диаметром 5,08 мм, ламинированный с обеих сторон медью толщиной 1 унцию, имел конечную толщину 5,1 мм. Коэффициент теплового расширения материала соответствует меди, что помогает поддерживать стабильность размеров при термоциклировании, что важно для приложений, в которых могут наблюдаться колебания температуры.

Дальше было бурение. Имея 13 переходных отверстий минимальным диаметром 0,25 мм, мы контролировали глубину, скорость подачи и скорость шпинделя, чтобы избежать размазывания смолы и обеспечить чистоту отверстий. Покрытие позволило увеличить толщину переходных стенок до 20 мкм, обеспечив прочные электрические соединения между двумя медными слоями.

Сама схема была простой по подсчету цепей — всего2 сети— но плотные в подушечках. Доска несет26 компонентов,Всего 38 пэдов,21 подушечка со сквозными отверстиями, и17 верхних площадок SMT. Нижние площадки SMT отсутствуют. Компоновка представляет собой гибрид сквозного и поверхностного монтажа, что часто встречается в радиочастотных испытаниях и антенных приложениях, где требуется сочетание типов разъемов и компонентов настройки.

Создание рисунка дорожек размером 4/7 мил требовало тщательного контроля экспонирования и травления. На материале с таким толстым и неравномерным распределением меди может возникнуть неравномерность травления. Мы скорректировали процесс, чтобы обеспечить точность трассировки по всей панели.

Наконец, ЭНИГ. Поскольку припойной маски для защиты меди не было, нанесение никель-золото должно было быть равномерным и бездефектным. Здесь подобная доска либо проходит, либо терпит неудачу — здесь нет косметического прикрытия.

Проверка качества

Перед отправкой каждая плата прошла100% электрические испытания. Для нас это стандартная практика, но она имеет большее значение в таких проектах, где заказчик не может визуально проверить наличие дефектов паяльной маски или ошибок шелкографии. Электрические испытания подтверждают непрерывность, изоляцию и целостность сети.

Плата была изготовлена ​​дляIPC-Класс-2стандарты — эталон для специализированной сервисной электроники. Он надежен и долговечен, создан для эксплуатации в реальных условиях, а не для лабораторной демонстрации.

Результат

Готовая плата имела размеры 63,9×48 мм с допуском ±0,15 мм. Он содержал 26 компонентов на 38 контактных площадках, соединенных 13 переходными отверстиями, с массой готовой меди на внешних слоях 1 унцию (1,4 мила).

Что еще более важно, он отвечал электрическим и механическим требованиям высокочастотного применения. Сочетание электрических свойств TMM10 — диэлектрической проницаемости 9,20 и коэффициента рассеяния 0,0022 на частоте 10 ГГц — с жесткой конструкцией толщиной 5,1 мм делает эту плату подходящей для приложений, где целостность сигнала и физическая стабильность не подлежат обсуждению.

Почему ТММ10?

Читателям, незнакомым с материалом, стоит разобраться с TMM10. Это термореактивный микроволновый материал, сочетающий в себе электрические преимущества ПТФЭ с механическими преимуществами подложек с керамическим наполнителем. Он противостоит ползучести и хладотекучеству. Он выдерживает технологические химикаты. Не требует обработки нафталатом натрия. А поскольку он основан на термореактивной смоле, он обеспечивает надежное соединение проводов.

Типичные области ее применения включают тестеры микросхем, диэлектрические поляризаторы, системы спутниковой связи, а также GPS или патч-антенны — именно для таких высокочастотных сред была создана эта плата.

Заключительные мысли

Плата TMM10 толщиной 5,1 мм без паяльной маски и шелкографии не является стандартной сборкой. Это требует правильных знаний материалов, правильного управления процессом и готовности работать без страховки.

Если вы работаете над высокочастотной конструкцией и вам нужен производитель, который разбирается в таких материалах, как TMM10, мы будем рады поговорить. Независимо от того, имеет ли ваша плата толщину 0,5 мм или 5,1 мм, разговор начинается одинаково: с ваших требований.

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваш следующий проект высокочастотной печатной платы.