F4B उच्च आवृत्ति बोर्ड (PTFE सब्सट्रेट) वर्तमान में 5G संचार, उपग्रह संचार, मिलीमीटर तरंग रडार, आदि जैसे उच्च आवृत्ति परिदृश्यों के लिए मुख्य सब्सट्रेट है। इसके मुख्य लाभ बेहद कम ढांकता हुआ नुकसान और उत्कृष्ट ढांकता हुआ निरंतर स्थिरता में निहित हैं। हालाँकि, PTFE सामग्री के विशेष भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, कई तकनीकी बाधाएँ हैं जो पूर्ण प्रक्रिया प्रसंस्करण में सामान्य FR-4 बोर्ड से भिन्न होती हैं।
कोर बुनियादी पैरामीटर और ढांकता हुआ स्थिरांक की स्थिरता
विशिष्ट मॉडल पैरामीटर: 10GHz परीक्षण स्थितियों के तहत, मुख्यधारा F4BM265 में 2.65 ± 0.05 का ढांकता हुआ स्थिरांक (DK), केवल 0.0013 का हानि कारक (DF) और 20GHz पर केवल 0.0019 का DF है, जो सामान्य fr4 बोर्ड से काफी बेहतर है।
ढांकता हुआ निरंतर स्थिरता के लाभ: संपीड़न के लिए कांच के कपड़े और पीटीएफई राल के वैज्ञानिक अनुपात का उपयोग करते हुए, ढांकता हुआ स्थिरांक सीमा सामान्य पीटीएफई शीट की तुलना में व्यापक है। बैचों के बीच डीके के उतार-चढ़ाव को ± 0.05 के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, और 50 Ω माइक्रोस्ट्रिप लाइनों के प्रतिबाधा बहाव को 28GHz उच्च आवृत्ति रेंज पर ± 3 Ω के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे रिटर्न लॉस में तेज गिरावट से बचा जा सकता है।
स्थिरता गारंटी शर्त: उत्पादन से पहले, अनुनाद गुहा विधि का उपयोग करके बोर्डों के प्रत्येक बैच के डीके/डीएफ का पुन: परीक्षण करना आवश्यक है। सब्सट्रेट बैच विचलन के कारण पूरे बोर्ड के विद्युत प्रदर्शन को प्रभावित करने से बचने के लिए केवल मापे गए मान वाले बैच जो डिज़ाइन इनपुट से सख्ती से मेल खाते हैं, जारी किए जा सकते हैं।
मुख्य प्रसंस्करण कठिनाइयाँ और लक्षित समाधान
1. ड्रिलिंग प्रक्रिया में कठिनाइयाँ
कठिनाई प्रदर्शन: PTFE सामग्री नरम है और इसमें उच्च क्रूरता है। साधारण ड्रिल सुइयों के साथ प्रसंस्करण करते समय, सामग्री को काटने के बजाय "चाकू से काटा जाता है", जो आसानी से छेद की दीवार के चित्र, गड़गड़ाहट और छीलने का कारण बन सकता है। ड्रिलिंग गर्मी के संचय के कारण पीटीएफई पिघल सकता है और छेद की दीवार से चिपक सकता है।
समाधान: 130 डिग्री शीर्ष कोण के साथ एक नई हार्ड मिश्र धातु ड्रिल बिट का उपयोग करके, स्पिंडल गति को 60000 और 80000 आरपीएम के बीच नियंत्रित किया जाता है, और सिंगल कटिंग वॉल्यूम और गर्मी संचय को कम करने के लिए मल्टी{3}}स्टेज पेकिंग ड्रिल का उपयोग किया जाता है। घरेलू स्तर पर उत्पादित F4B एक एल्यूमीनियम प्लेट कवर प्लेट का उपयोग करता है, और ड्रिलिंग के बाद, छेद के अंदर की धूल को उड़ाने के लिए उच्च दबाव वाली एयर गन का उपयोग किया जाता है। छेद के तेज किनारों को मैन्युअल रूप से संसाधित किया जाता है, और प्लेट को विस्तार और विकृत होने से रोकने के लिए यांत्रिक पॉलिशिंग निषिद्ध है।
2. छेद धातुकरण कोर दहलीज
कठिनाई प्रदर्शन: PTFE सामग्री में बेहद कम सतह ऊर्जा (लगभग 18 डायन/सेमी²), मजबूत रासायनिक जड़ता होती है, और साधारण रासायनिक तांबा जमाव प्रक्रिया प्रभावी ढंग से पालन नहीं कर सकती है, जो F4B उच्च आवृत्ति प्लेट प्रसंस्करण के लिए मुख्य तकनीकी सीमा है।
समाधान: उद्योग मानक प्लाज्मा सक्रियण उपचार को अपनाने से, भौतिक बमबारी और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से छिद्र दीवार की सतह ऊर्जा को 52 डायन/सेमी² से अधिक तक बढ़ाया जाता है, जो तांबे के जमाव के लिए एक आदर्श बंधन इंटरफ़ेस प्रदान करता है; तांबे के जमाव की प्रक्रिया में प्रवेश करने से पहले आधे घंटे तक भिगोने के लिए विशेष उच्च आवृत्ति छिद्र उपचार एजेंटों का भी उपयोग किया जा सकता है। तांबे के छिद्र की मोटाई न्यूनतम 18 μm और औसतन 20 μm पर नियंत्रित की जानी चाहिए। मिश्रित प्लेट के लिए तांबे के छिद्र की मोटाई 25 μm से अधिक या उसके बराबर बढ़ाने के लिए पल्स इलेक्ट्रोप्लेटिंग का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।
3. ग्राफिक स्थानांतरण और आकार विस्तार नियंत्रण
कठिनाई प्रदर्शन: F4B शीट का थर्मल विस्तार गुणांक स्टील का 13 गुना है, और इसकी बनावट नरम है और बाहरी ताकतों द्वारा आसानी से विकृत हो जाती है। साधारण फिल्म एक्सपोज़र ± 0.02 मिमी के भीतर लाइन चौड़ाई सटीकता की आवश्यकता को पूरा करना मुश्किल है, और मल्टी-लेयर बोर्ड दबाने के बाद इंटरलेयर संरेखण विचलन होने का खतरा होता है।
समाधान: एलडीआई लेजर डायरेक्ट इमेजिंग तकनीक को अपनाते हुए, ग्राफिक पोजिशनिंग सटीकता को 5 μ मीटर स्तर पर नियंत्रित किया जाता है, और एक्सपोज़र वर्कशॉप 23 ± 1 डिग्री का निरंतर तापमान और 50 ± 5% की निरंतर आर्द्रता बनाए रखता है; F4B बोर्डों के विभिन्न मॉडलों के विस्तार और संकुचन की क्षतिपूर्ति के लिए एक डेटाबेस स्थापित करें, और CAM चरण के दौरान क्षतिपूर्ति गुणांकों का अग्रिम मिलान करें। तैयार उत्पाद के आकार और डिज़ाइन मूल्य के बीच विचलन को ± 0.075 मिमी से कम या उसके बराबर नियंत्रित किया जा सकता है।
4. सोल्डर मास्क प्रक्रिया में कठिनाइयाँ
प्रदर्शन में कठिनाई: पीटीएफई की कम सतह ऊर्जा विशेषताओं के कारण हरे तेल का आसंजन खराब हो सकता है, जिससे प्रसंस्करण के दौरान हरे तेल में झाग बनने और छीलने का खतरा हो सकता है, जो बोर्ड की सतह की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।
समाधान: सोल्डर मास्क से पहले, एसिड से धोई गई प्लेटों का उपयोग पूर्व उपचार के लिए किया जाता है, और प्लेट के विरूपण से बचने और प्लेट की सतह के आसंजन में सुधार करने, हरे तेल के झाग और जड़ से छीलने की समस्याओं को कम करने के लिए यांत्रिक पीसने और ब्रश करने को पूरी तरह से प्रतिबंधित किया जाता है।
मुख्यधारा अनुप्रयोग परिदृश्य
F4B उच्च आवृत्ति बोर्ड, अपने स्थिर उच्च आवृत्ति विद्युत प्रदर्शन और उच्च लागत दक्षता के साथ, वर्तमान में चरण शिफ्टर्स, पावर डिवाइडर, कप्लर्स, फ़ीड नेटवर्क, चरणबद्ध सरणी एंटेना, उपग्रह संचार उपकरण, 5 जी बेस स्टेशन एंटेना इत्यादि जैसे आरएफ क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह मध्य से उच्च अंत उच्च आवृत्ति परिदृश्यों में आयातित रोजर्स बोर्ड सामग्री को बदलने के लिए एक लागत प्रभावी विकल्प है।