Technique RF - Mécanisme de séparation des plaques multicouches en Polytétrafluoroéthylène

Le panneau multicouche de polytétrafluoroéthylène en tant que représentant des matériaux de PCB à faible perte, a déjà plus de dix ans d'expérience pratique dans le domaine des communications civilo - militaires, mais est limité par les scénarios d'application et leurs propriétés de traitement, les PCB traditionnels de polytétrafluoroéthylène sont dominés par des applications de produits passifs telles que Le réseau d'alimentation d'antenne de station de base. Mais pour les futures applications d'ondes millimétriques, il est difficile de répondre aux exigences de conception avec une structure simple et double plaque ordinaire, alors il est prévisible que la demande de plaques multicouches en PTFE (plutôt que de plaques hybrides PTFE + fr - 4) augmentera. Dans le même temps, l'apparition de structures de plaques multicouches permet également d'augmenter le nombre de PTH ayant une fonction de transmission de signaux, ce qui fait inévitablement référence au problème de la séparation multicouche de PTFE.

1. Définition et critères de détermination des défauts de séparation entre couches

Le défaut de connexion interne est la présence d'inclusions non conductrices entre la Feuille de cuivre de la couche interne de la paroi interne du trou et le cuivre galvanisé, ces inclusions étant principalement des saletés de forage générées par le forage lors de l'usinage du PCB. Il convient de noter que ce défaut est répandu dans tous les multicouches de PCB, et pas seulement dans les multicouches de PCB PTFE.

Interprétation de la carte haute fréquence selon la norme IPC - 6018b de l'industrie des cartes de circuits imprimés, afin de déterminer si les défauts de séparation inter - couches dans une carte multicouche en PTFE sont acceptables, en plus d'un jugement préliminaire à partir d'une tranche de broyage vertical, Il est également nécessaire de déterminer les tranches de broyage à plat pour déterminer si les inclusions résiduelles sont supérieures à 120 O, comme expliqué ci - dessous:

2, mécanisme résultant des défauts de séparation entre les couches de plaques multicouches de PTFE

Par rapport aux matériaux de résine époxy ordinaires et aux matériaux de résine hydrocarbonée, les matériaux de résine PTFE sont plus susceptibles de créer des défauts de séparation intercalaire lors de l'usinage de plaques multicouches, principalement en raison des propriétés de la résine PTFE. Tout d'abord, le polytétrafluoroéthylène est une résine thermoplastique avec une longue chaîne moléculaire qui ne se plie pas facilement et qui fond à haute température (> 327 degrés Celsius); Deuxièmement, la résine de polytétrafluoroéthylène (PTFE) a une excellente résistance chimique en tant que « roi des plastiques» et convient à la grande majorité des produits chimiques et des solvants, inertes, acides forts et alcalins, à l'eau et à de nombreux solvants organiques.

Bien que les deux points ci - dessus puissent être considérés comme des avantages uniques de la résine polytétrafluoroéthylène, le traitement secondaire est le « point douloureux». La rotation à grande vitesse de la perceuse lors de l'usinage réel du PCB génère beaucoup de chaleur lors du contact avec le matériau PTFE, qui fait fondre la résine PTFE dans le matériau et adhère à la perceuse. Lorsque le couteau de perçage est remonté, la température est rapidement transférée par la Feuille de cuivre interne lorsque la résine partiellement fondue entre en contact avec celle - ci. Lorsque la résine de polytétrafluoroéthylène fondue est refroidie, elle se fixe sur la couche de cuivre interne, formant un résidu contenant de la résine de polytétrafluoroéthylène (saleté de perçage), suivi d'un processus chimique (à un liquide de saleté de perçage) ou physique (plasma) à la saleté de perçage qui rend presque la résine de Polytétrafluoroéthylène "sans entretien", et finalement cette saleté de perçage résiduelle forme un défaut de séparation de couche dans la couche de cuivre interne de la couche de cuivre.

Représentation schématique des défauts de séparation entre couches de plaques multicouches en Polytétrafluoroéthylène

3, direction améliorée des défauts de séparation entre les couches du panneau multicouche de PTFE

Pour les fabricants de PCB qui ont traité des panneaux multicouches en PTFE, la plupart d'entre eux ont connu la « douleur» causée par des défauts de séparation entre les couches. Il a également été suggéré de refroidir le foret ou la plaque à forer de temps en temps par un refroidissement liquide - gaz pour remédier à ce défaut, ou d'utiliser une solution « spéciale» fortement oxydante pour éliminer les résidus de PTFE qui adhèrent au cuivre interne. Malheureusement, en termes d'utilité (opérabilité) et d'effet pratique, les méthodes ci - dessus ont peu de résultats et n'ont pas le sens d'une promotion industrielle à grande échelle.

Selon les auteurs, les efforts conjoints des fabricants de matériaux PTFE (conseils sur la sélection des matériaux), des usines de cartes PCB (optimisation des processus) et des clients finaux (élaboration de normes et acceptation) sont nécessaires pour améliorer les problèmes de séparation entre les couches.

3.1 sélection correcte des matériaux

Dans la communication de l'auteur avec l'usine de carte PCB ou l'Ingénieur OEM sur le panneau multicouche PTFE, le son négatif de PTFE produisant le panneau multicouche sera d'abord reçu, mais avec la profondeur de la communication, Découvrez que la plupart des connaissances des clients sur les panneaux multicouches en PTFE s'arrêtent également aux matériaux traditionnels de panneaux de base en PTFE (ou matériaux appelés panneaux de base en PTFE de dernière génération tels que taconic tly 5, tlx - 8, RF - 35, etc.) qui datent de plus de 10 ans et sont caractérisés Par (1) une teneur élevée en résine PTFE (jusqu'à 75% en poids); 2) contient des fibres de verre brutes (par exemple, 7628 fibres de verre); (3) faible contenu de remplissage (ou pas de remplissage), et l'utilisation de la dernière génération de matériau de panneau de noyau en PTFE pour le traitement de panneaux multicouches, il y aura inévitablement de graves défauts de séparation entre les couches.

Pour la dernière génération de matériaux de tôle de base en PTFE, taconic a réussi ces dernières années à commercialiser des matériaux de tôle de base multicouches en PTFE tels que TSM - DS3, Ezio - 28 et autres. Ces deux matériaux de tôle de base en PTFE de nouvelle génération, adaptés à la production de tôles multicouches, sont caractérisés par: (1) une teneur élevée en charges (wt.75% +) et une sphéricité élevée des charges; (2) tissu de fibre de verre fine (par exemple 106104); (3) peut être combiné avec une feuille de cuivre de faible rugosité. Si le matériau approprié peut être sélectionné pour le traitement multicouche PTFE dès la phase de sélection initiale, l'efficacité du processus PCB dans l'amélioration de la séparation entre les couches sera grandement améliorée.

Diagramme de tranche de plaques multicouches

3.2 optimisation des paramètres de traitement des PCB

Pour les processus PCB, une attention particulière doit être accordée à l'optimisation des paramètres de forage et à la recherche d'un équilibre entre l'amélioration de la qualité et les coûts.

(1) choix de l'outil de forage: choisissez l'outil optimisé pour le matériau PTFE, en particulier celui avec d'excellentes propriétés de déblaiement. Dans la philosophie de conception du foret, la capacité d'évacuation des copeaux a deux paramètres de conception principaux: l'angle de spirale et l'épaisseur du noyau. Plus l'angle de spirale est grand, plus l'épaisseur du noyau est mince, plus la fente de copeaux du foret est grande, plus la capacité d'élimination des copeaux est forte, à ce stade, la coopération de l'usine de cartes PCB avec les fournisseurs d'outils de forage est particulièrement importante;

(2) contrôle du nombre de piles. Quelle que soit l'épaisseur du PCB à traiter, il est percé l'un après l'autre, en utilisant une résine époxy ou une plaque de pressage à froid comme plaque de couverture de haut en bas;

(3) Contrôler le nombre maximal de trous (il est recommandé de changer l'outil à moins de 200 trous). C'est le point de contrôle qui contribue le plus à l'amélioration de la séparation entre les couches dans le processus de fabrication de PCB, mais c'est aussi le lien qui contribue le plus aux coûts d'usinage des trous de forage, ce qui nécessite que les usines de cartes PCB trouvent un point d'équilibre.

(4) Paramètres de forage appropriés. D'après l'expérience de taconic, des vitesses de rotation et d'avance relativement faibles sont plus favorables à la réduction des copeaux de forage qu'à des vitesses de rotation élevées et à une avance rapide, améliorant ainsi les défauts de séparation inter - couches.

3.3 Établir des normes acceptables pour les clients finaux (OEM)

Diagramme de tranche de plaques multicouches

Jusqu'à présent, sur le marché des communications civilo - militaires, les panneaux composites PTFE n'étaient pas vraiment des applications à grande échelle au sens propre du terme et, en plus des normes actuelles de l'IPC, la séparation requise entre les couches de la plupart des OEM a été étendue aux normes traditionnelles d'acceptation professionnelle fr - 4, Mais l'auteur estime que les critères d'acceptation traditionnels sont discutables en raison des différents environnements d'assemblage et d'application des cartes de système numérique et des cartes RF à micro - ondes. Le risque « zéro» et le risque « d'un certain ordre de grandeur» ne peuvent être résumés en coûts de qualité.

4. Note de fin

Afin d'améliorer les défauts de séparation intercalaire des panneaux multicouches en PTFE, la sélection des matériaux, le traitement des PCB et les critères d'acceptation des clients doivent être effectués. La Pensée systémique est plus utile pour faciliter l'amélioration de la séparation entre les couches pour de meilleurs résultats d'amélioration.