Visoko{0}}frekventna ploča Rogers poznata je kao "visoko bogata zgodna" u PCB industriji - ploče iste veličine imaju 5 do 25 puta veću cijenu od običnih FR-4. Ovo nije samo "premija marke", već rezultat višestrukih troškova kao što su materijali, procesi, oprema, prinos i testiranje.
Visoko{0}}frekventna ploča Rogers nije jednostavna kombinacija epoksidne smole i staklene tkanine, već sustav posebne formule:
PTFE (politetrafluoroetilen) supstrat (RO3000 serija, RT/duroid serija):
Cijena sirovina od PTFE čiste smole je oko 200-350 juana/kg, što je nekoliko puta više od cijene epoksidne smole
Kemijska inertnost je izuzetno jaka, poznata kao "kralj plastike", ali je i teškoća obrade izuzetno visoka
Df (faktor gubitka) može biti samo 0,0009 (na 10GHz), što je jedna od najnižih razina u industriji
Ugljično vodikova smola + keramičko punjenje (RO4000 serija, kao što je RO4350B):
Keramička punila određuju dielektričnu konstantu - aluminij oksid (Al ₂ O3), aluminij nitrid (AlN), stroncij titanat itd.
Što je veći omjer keramičkog punjenja, Dk je stabilniji, ali je obrada teža i skuplja
U usporedbi s čistim PTFE-om, ima bolju sposobnost obrade i može koristiti postupke slične FR-4, uz izvanrednu isplativost
Osnovne tehničke barijere: tolerancija dielektrične konstante kontrolirana unutar ± 0,05 (serija RO4000), serija PTFE čak ± 0,02. To znači da formula materijala, jednolikost miješanja i proces sinteriranja moraju biti izvedeni do krajnjih granica, a svako malo odstupanje rezultirat će odbacivanjem cijele serije.
Standardni proces običnog FR-4 premješten je na visokofrekventnu ploču i gotovo svaki korak treba nadograditi i modificirati:
1. Bušenje: svrdla su potrošni materijal
Obični FR-4: Dovoljno je obično svrdlo od tvrde legure, uz nisku cijenu
Ploča visoke frekvencije (uključujući keramičko punjenje): čestice keramike imaju veliku tvrdoću, a obična svrdla se vrlo brzo troše
Potrebno je koristiti svrdla s dijamantnim premazom, a cijena po svrdlu je nekoliko puta veća od običnih svrdla
Brzina rotacije od 30000~40000 okretaja u minuti, brzina dodavanja od 5~8mm/min (obični FR-4 pomak brži)
Troškovi bušenja rastu za 20% do 100%
PTFE supstrat: materijal je mekan i jake žilavosti. Bušenje je sklono neravninama, a hrapavost stijenke rupe mora biti Ra manja ili jednaka 1,5 μm
Potrebno je koristiti aluminijsku pokrivnu ploču kako bi se spriječilo pregrijavanje i hlađenje zrakom kako bi se izbjegle deformacije uslijed visoke-temperature
Hrapavost stijenke otvora kontrolirana je na Ra Manje od ili jednako 1,2 μm, a tolerancija otvora je ± 0,01 mm
2. Metalizacija rupa (taloženje bakra): dodatna "aktivacijska" barijera
PTFE materijal ima izuzetno jaku kemijsku inertnost, a premazi konvencionalnim postupkom nanošenja bakra uopće se ne mogu zalijepiti - ljuštenje premaza na stjenci otvora jedan je od glavnih razloga za-otpad visokofrekventnih ploča.
Otopina:
Tretman plazmom: korištenje plazme za bombardiranje stijenke pora, hrapavljenje površine i povećanje aktivnosti.
Potrebna je posebna oprema za plazma obradu, s jednim uređajem u rasponu od nekoliko desetaka tisuća do milijuna
Povećanje vremena procesa za oko 2-4 sata povećava trošak za 30% do 60%
Tretman otopinom natrijevog naftalena (tradicionalni postupak): jaka korozivnost, visoki pritisak okoline, postupno zamijenjen plazmom.
3. Nanošenje slojeva: sloj po sloj pjeni se samo nekoliko stupnjeva Celzijusa
Protočnost smole i koeficijent toplinske ekspanzije (CTE) visoko-frekventne ploče uvelike se razlikuju od FR-4, a izravna primjena uobičajenih parametara kompresije neizbježno će naići na probleme:
Višeslojna ploča s punom frekvencijom materijala: troškovi kompresije povećavaju se za 40%~80%
Hibridno slaganje visoke frekvencije+FR-4 (mješovita kompresija): povećanje troškova od 60%~120%
Različiti materijali imaju značajne razlike u CTE-u, asinkronoj toplinskoj ekspanziji i kontrakciji i velikom unutarnjem naprezanju
Mora se usvojiti segmentirana gradijentna shema grijanja i tlačenja, a temperaturna krivulja i parametri tlaka moraju se posebno prilagoditi.
Uzimajući RO4350B kao primjer: temperatura laminiranja je 185 ± 5 stupnjeva, tlak je 35 ± 5 kg/cm², a vrijeme izolacije je 90 ± 10 s. Ako kontrola temperature i tlaka nije precizna, mogu se pojaviti problemi kao što su nedovoljno međuslojno spajanje, pjenjenje slojeva, nejednaka debljina srednjeg sloja i savijanje ploče.