高速高周波プリント基板は、5G 基地局、AI サーバー、車載ミリ波レーダー、衛星通信などのハイエンド機器の信号伝送の中核キャリアです。その製造の中核目標は、低信号損失、正確なインピーダンス マッチング、高い信号整合性を達成することです。{0}材料の選択と完全なプロセス制御の要件は、通常の FR-4 回路基板の要件よりもはるかに高くなります。
材質選定のポイント
材料は高速および高周波のプリント基板の性能を決定するための基礎であり、低損失、高安定性、プロセス適応性という 3 つのコアの次元に基づいて体系的な選択を完了する必要があります。{0}{1}
1. コア基板の選定
基板の誘電特性は信号伝送の品質を直接決定し、選択は「レート決定レベル、環境決定安定性、構造決定プロセス適応、およびバッチ決定コスト」の 4 つのステップ ロジックに従う必要があります。
コアインジケータの要件: 誘電率 (Dk) は 2.0 ～ 4.0 の範囲内で安定している必要があり、広い周波数および温度範囲にわたって変動は ± 0.05 未満である必要があります。誘電損失係数 (Df) は 10GHz で 0.002 ～ 0.005 未満です。吸水率は0.02%未満。熱膨張係数 (CTE) は銅箔と一致し、約 17 ppm/度です。
主流の基質適応シナリオ:
PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) シリーズ: Rogers RO3000/4000、Taconic TLY、Df が 0.0004 と低く、ミリ波および 56Gbps を超える超高速伝送シナリオに適しています。
Rogers RO4350B などの炭素水素セラミック複合材料は、FR-4 と混合して性能と処理コストのバランスをとることができ、10 ～ 30 GHz の周波数帯域では主流の選択肢となっています。
変性エポキシ樹脂: Panasonic Megtron シリーズ Isola I-Tera MT40 など。10-25Gbps の中高速シナリオに適しており、従来の鉛フリー リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。
選択の回避: 高周波での重大な信号減衰を避けるために、高周波基板を通常の FR-4 に置き換えることは固く禁止されています。-材料の経年変化による誘電パラメータの偏差を防ぐために、材料の先入れ先出しの原則を厳密に実装してください。
2. 支持導体および補助材料の選択
銅箔: HVLP 超薄型銅箔が推奨され、表面粗さ Rz が 2 μ m 以下に制御され、表皮効果によって引き起こされる高周波導体損失が大幅に低減されます。-超高速リンクでは、RA 圧延銅を使用して、究極の滑らかな銅表面効果を実現できます。
表面処理: 高周波シナリオでは、ENIG 金蒸着のニッケル層によって生じる追加の RF 損失を避けるために、銀蒸着と OSP 有機ソルダー マスク プロセスが推奨されます。浸漬金プロセスは、信頼性の高い溶接需要のシナリオでのみ使用してください。
ソルダー レジスト: 配線を通常のソルダー レジストで覆うことによって生じる追加の挿入損失や信号伝送への干渉を避けるために、低 Dk と低 Df の特殊な高周波ソルダー レジストを選択してください。-
プロセス全体のプロセス制御の核心
高速高周波プリント基板の量産歩留まりと性能の一貫性は、プロセス全体にわたる独自の精度制御に依存しており、コア プロセスの制御精度要件は、通常のプリント基板の制御精度要件よりもはるかに高くなります。{0}{1}
1. 穴あけ・バックドリリング技術
新品の非研削ドリルビットを使用し、厚いアルミニウムのカバー プレートと高密度メラミン パッドを組み合わせ、「高速、小さい送り速度」という独自のパラメータを使用して、基板の粉化や層間剥離を避けるため、穴壁の粗さは 20 μ m 以内に厳密に制御されます。{0}
高周波信号の残留パイル干渉の問題に対処するため、精密なバックドリルプロセスを使用して深さ精度を 4mil 以内に制御し、過剰な穴柱によって引き起こされるインピーダンス オフセットと信号クロストークを完全に排除します。-ミリ波基板には欠かせない工程です。
層間位置ずれによる電気的性能異常を防ぐため、穴位置の層間位置合わせ誤差は 0.05 mm を超えてはなりません。吸湿性の強い基板は、穴あけ後に水分を除去するために150度で4時間ベーキングする必要があります。
2. ホールメタライズプロセス
PTFE などの高周波基板の表面の化学的不活性度は非常に強いため、従来の銅蒸着プロセスでは信頼性の高い接合を実現できません。これが製造上の最大の困難です。{0}
プラズマ活性化（O 2 / CF 4 / N 2 の組み合わせ）またはナトリウムナフタレン溶液活性化プロセスを使用すると、基板表面の不活性分子鎖が破壊され、銅層と基板間の結合力が1.2〜1.5N/mmに増加します。
銅めっき溶液の濃度を適切に高め、反応時間を延長し、銅めっきワイヤの超音波機能をオフにし、穴壁の銅の厚さが 25 μ m 以上であることを確認し、IPC クラス 2 規格の 20% の厚み要件を満たし、穴壁の破壊を引き起こす Z- 軸の熱膨張を回避します。
3.グラフィック転写とエッチング工程
線幅公差を±2%以内に厳密に管理し、100倍ミラーを使用して最初の基板上のマイクロストリップラインの線幅と間隔をチェックし、インピーダンス精度を確保します。
エッチング速度と均一性を正確に制御して、回路のエッジを滑らかでバリのない状態にし、信号散乱による干渉を回避します。エッチングされたマイクロストリップラインの周囲 2.54mm の範囲内の残留銅は完全に除去する必要があり、残留銅をブレードで削り取ることは厳禁です。
ほとんどの PTFE シートは、銅表面の平坦性への損傷とさらなる損失の発生を防ぐために、エッチング後の研削を禁止されています。
4. ラミネート加工
ラミネートの温度、圧力、時間の 3 つの主要パラメータを正確に制御し、半硬化シート (PP シート) の均一な接着剤の流れ、層間の気泡や剥離のないことを保証し、媒体の厚さの公差を非常に狭い範囲内で制御し、インピーダンスの一貫性を直接確保します。
複数のプレスやリフローはんだ付けプロセスでの穴壁の亀裂や層間剥離の失敗を防ぐために、多層混合圧力構造については、さまざまな材料の CTE マッチングをチェックする必要があります。{0} PTFEシートをラミネートする前に、水分を除去し、ラミネート後の発泡を防ぐために、150度で2時間ベーキングする必要があります。