마이크로웨이브 기술 - 폴리테트라 플루오로에틸렌 다층판의 분리 기리

폴리테트라플루오로에틸렌 다층판은 저손실 PCB 재료의 대표로서 이미 군민 통신 분야에서 10여 년의 실제 응용 경험이 있지만, 응용 장면 및 가공 성능의 제한을 받아 전통적인 폴리테트라플루오로에틸렌 PCB는 단판, 쌍판 무원 제품 응용을 위주로 하는데, 예를 들면 기지국 천선 송전 네트워크이다.그러나 미래의 밀리미터파 응용 프로그램의 경우 일반적인 단일 패널과 이중 패널 구조가 설계 요구를 충족시키기 어려우므로 PTFE + FR-4 혼합 플레이트가 아닌 PTFE 다중 레이어 플레이트에 대한 수요가 점점 더 많아질 것으로 예상됩니다.이와 동시에 다층판구조의 출현으로 신호전송기능을 가진 PTH의 수량도 증가되여 불가피하게 PTFE 다층분리의 문제를 언급하게 되였다.

1. 층간 분리 결함의 정의와 판정 기준

내부 연결 결함은 구멍 내벽의 내부 구리 포일과 전기 도금 구리 사이에 전기가 전도되지 않는 혼합물이 존재하는 것을 가리키며, 이러한 혼합물은 주로 PCB 가공 과정에서 구멍을 뚫으면서 발생하는 드릴링 오물이다.이러한 결함은 PTFE PCB 다중 계층뿐만 아니라 모든 PCB 다중 계층에 공통적으로 존재합니다.

인쇄회로기판 업계 표준인 IPC-6018B의 고주파판 해석에 따르면 PTFE 다층판의 층간 분리 결함을 받아들일 수 있는지 확인하기 위해 수직 연마 절편으로부터 초보적인 판단을 하는 것 외에잔여 불순물이 120O보다 큰지 확인하기 위해 플랫 슬라이스도 확인해야 합니다. 구체적으로 다음과 같이 설명합니다.

2. PTFE 다층판 층간 분리 결함의 발생 기리

PTFE 수지계 재료는 일반 에폭시 수지계 재료와 탄화수소계 재료에 비해 다층판을 가공할 때 층간 분리 결함이 발생하기 쉬운데, 이는 주로 재료 자체에 PTFE 수지의 특성이 있기 때문이다.우선 폴리테트라플루오로에틸렌은 열가소성 수지로 분자사슬이 길고 쉽게 구부러지지 않아 고온 (> 327도) 에서 용해된다.둘째, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 수지는"플라스틱의 왕"으로서 우수한 내화학성을 가지고 있으며, 절대다수의 화학품과 용제, 타성, 강산강염기, 물과 다양한 유기용제에 적용된다.

위의 두 가지를 폴리테트라 플루오로에틸렌 수지의 독특한 장점으로 볼 수 있지만 2차 가공이야말로"통점"이다.실제 PCB 가공 과정에서 드릴의 고속 회전은 PTFE 재료에 접촉하는 과정에서 많은 열을 발생시키고, 열은 재료의 PTFE 수지를 녹여 드릴에 달라붙는다.드릴이 다시 감겼을 때 일부 용해된 수지가 내부 동박과 접촉했을 때 온도는 내부 동박에 의해 신속하게 전이된다.녹아내린 폴리테트라플루오로에틸렌 수지가 냉각되면 내부 구리 층에 부착되어 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 잔류물 (드릴링 오물) 을 형성하고, 그 후 화학 (드릴링 오물 액체) 또는 물리적 (플라즈마) 드릴링 오물 과정에서 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 거의"속수무책"하게 만들며, 결국 이런 잔류 드릴링 오물은 내부 구리 구리 구리 구리 층에 도금된 구리 층을 분리하여 결함을 형성한다.

PTFE 다중 레이어 보드 레이어 간 분리 결함 다이어그램

3. PTFE 다층판 층간 분리 결함의 개선 방향

PTFE 다중 레이어를 가공한 PCB 제조업체의 경우 대부분 레이어 간 분리 결함으로 인한"고통"을 경험했습니다.또한 이러한 결함을 해결하기 위해 드릴이나 대기 드릴보드를 액체 냉각하거나 내부 구리에 달라붙는 PTFE 잔류물을 제거하기 위해"특수한"강산화 용액을 사용하는 것이 좋습니다.그러나 유감스럽게도 실용성 (조작가능성) 과 실제효과로 볼 때 상술한 방법은 효과가 아주 미미하여 대규모산업보급의 의의를 구비하지 못하고있다.

저자의 견해에 의하면 PTFE 재료제조업체 (재료선택지도), PCB 판공장 (공정최적화), 최종고객 (표준제정과 검수) 의 공동한 노력으로 메자닌분리문제를 개선해야 한다.

3.1 올바른 재료 선택

필자가 PCB 보드 공장이나 OEM 엔지니어와 PTFE 다층판에 대한 교류에서 먼저 PTFE가 다층판을 생산한다는 부정적인 소리를 듣지만 교류가 깊어지면서PTFE 다층판에 대한 고객의 이해는 대부분 10여 년 전의 전통적인 PTFE 심판 재료 (또는 TACONIC TLY 5, TLX-8, RF-35 등과 같은 이전 세대 PTFE 심판의 재료) 에 머물러 있으며, (1) PTFE 수지 함량이 높다 (수지 함량이 wT.75% 에 달한다).(2) 굵은 유리 섬유 (예: 7628 유리 섬유) 함유;(3) 충전재 함량이 낮거나 충전재가 없으며 이전 세대 PTFE 심판 재료로 다층판을 가공하면 심각한 층간 분리 결함이 발생할 수밖에 없다.

TACONIC는 이전 세대의 PTFE 코어 보드 재료로서 최근 몇 년 동안 TSM-DS3, EZIO-28과 같은 PTFE 다중 레이어 패널 재료를 성공적으로 시장에 출시했습니다.다층판 생산에 적용되는 차세대 PTFE 심판 소재 2종은 (1) 충전재 함량이 높음(wT.75%+), 충전재의 구형도가 높은 것이 특징이다.(2) 세밀한 유리 섬유 천 (예: 106104);(3) 거칠기가 적은 동박을 매치할 수 있다.PTFE 다중 레이어 머시닝을 위해 초기 선택 단계에서부터 적합한 재료를 선택할 수 있다면 PCB 프로세스의 레이어 간 분리 개선 효과가 크게 향상될 것입니다.

다중 레이어 보드 슬라이스

3.2 PCB 머시닝 매개변수 최적화

PCB 프로세스의 경우 드릴 매개변수의 최적화에 특히 주의해야 하며 품질 개선과 비용 사이에서 균형을 찾아야 합니다.

(1) 드릴링 도구의 선택: PTFE 재료의 최적화 도구, 특히 부스러기 제거 성능이 뛰어난 도구를 선택합니다.드릴의 디자인 이념에서 부스러기 배출 능력은 두 가지 주요 디자인 매개 변수가 있는데 그것이 바로 나선각과 코어 두께이다.나선각이 클수록 코어의 두께가 얇아지고 드릴의 부스러기 슬롯이 클수록 부스러기 제거 능력이 강해지는데, 이때 PCB 보드 공장과 드릴 공급업체의 협력이 특히 중요하다;

(2) 스택 수를 제어합니다.가공할 PCB가 아무리 두꺼워도 하나하나 구멍을 뚫고, 위아래로 에폭시 수지나 콜드 펀치 패널을 덮개로 사용한다;

(3) 최대 구멍 수를 제어합니다 (도구를 200개 미만으로 변경하는 것이 좋음).이것은 PCB 제조 과정에서 층간 분리 개선에 가장 큰 기여를 하는 제어점이지만, 또한 드릴 가공 비용에 가장 큰 기여를 하는 부분이며, 이는 PCB 보드 공장에서 균형점을 찾아야 한다.

(4) 적합한 시추 매개변수.TACONIC의 경험에 따르면 상대적으로 낮은 회전 속도와 이송 속도는 높은 회전 속도와 빠른 이송보다 드릴 부스러기를 줄이는 데 유리하여 층간 분리 결함을 개선합니다.

3.3 최종 고객(OEM)을 위한 수용 가능한 기준 마련

다중 레이어 보드 슬라이스

지금까지 군민통신시장에서 PTFE 복합판은 진정한 의미의 대규모 응용이 아니다. IPC의 현행 표준을 제외하고 대다수 OEM의 요구 층간 분리는 전통적인 FR-4 전문 검수 표준으로 확대되었다.그러나 필자는 디지털 시스템 보드와 마이크로파 무선 주파수 보드의 조립과 응용 환경이 다르기 때문에 전통적인 검수 기준은 아직 검토해야 한다고 생각한다."제로" 위험과"어떤 양적 수준"위험은 품질 비용으로 요약할 수 없습니다.

4., 꼬리표

PTFE 다중 레이어의 레이어 간 분리 결함을 개선하려면 재료 선택, PCB 가공 및 고객 승인 기준을 수행해야 합니다.체계적인 사고는 층간 분리의 개선을 촉진하여 더욱 좋은 개선효과를 얻는데 더욱 도움이 된다.