ГАЛОГЕН - статья по основным типам ВЧ/СВЧ базовых материалов для печатных плат
ГАЛОГЕН

Позвонить в ГАЛОГЕН

Обзорная статья по выбору основ печатных плат СВЧ и ВЧ

Основные типы ВЧ/СВЧ базовых материалов для печатных плат

печатная плата СВЧ
Для ВЧ- и СВЧ-устройств нужны печатные платы, эффективно и надежно работающие на эти частотах. Чтобы изготовить такие платы, нужны материалы, обладающие специфическими характеристиками. О том, какие материалы используются в ВЧ/СВЧ-платах, каковы их характеристики и какой материал оптимален для того или иного приложения, рассказывается в статье.
Широко применяются ламинаты, составленные из эпоксидных смол, армированные стеклотканью с Tg=185–220°C и используемые в диапазоне до 10–20 ГГц. Это связано с хорошей совместимостью данного материала со стандартными процессами производства печатных плат, способностью выдерживать несколько циклов ламинирования, устойчивостью к температурам бессвинцовой пайки и др. Однако при производстве печатных плат с жесткими требованиями к уровню вносимых потерь и контролю импеданса, предпочтение отдается фторопласту-4 с различными типами армирования (таб.1)
печатная плата СВЧ






Таблица 1.
Уровень вносимых потерь в микрополосковых схемах с различными типами ламинатов




Используются также различные смешанные полимерные системы: бисмалеимид триазин/эпоксидная смола (BT/epoxy), полифениленоксид/эпоксидная смола (Epoxy/PPO). Например, сочетание BT/epoxy целесообразно использовать для плат под корпуса с матрицей шариковых выводов (BGA – Ball Grid Array). Фторопласт-4 (известен также под названиями политетрафторэтилен (ПТФЭ), Teflon, ФАФ-4Д) обеспечивает хорошие электрические характеристики – постоянство проницаемости, низкие вносимые потери.

Однако производство печатных плат из этого материала требует его особой подготовки к сверлению и металлизации отверстий. А главный его недостаток – слишком высокое значение коэффициента температурного расширения по оси Z (129 и выше), что приводит к ненадежности сквозных металлизированных отверстий в многослойных печатных платах. Кроме того, для качественной металлизации отверстий необходима тщательная предварительная подготовка для обеспечения смачиваемости поверхности фторопласта-4. Поэтому ПТФЭ применяется только для производства печатных плат с количеством слоев не более двух.
Рекомендации по обработке листов ФАФ-4Д.

Цены на ФАФ-4Д в интернет магазине
Цены на ФАФ-4Д . Узнать по электронной почте.
В 1950–1960-х годах в качестве базового материала использовался фторопласт-4, армированный стеклотканью или стекловолокном, с εr в диапазоне 2,2–3,2 и значениями tg δ = 0,0009–0,003. Области применения таких материалов – оборонная и аэрокосмическая промышленности, где определяющим фактором является надежность характеристик, а не цена. Преимущества этих материалов – точность значений εr и tg δ. Но присущее им высокое значение TКεr может служить причиной частотного сдвига в резонансных элементах, например, в полосовых фильтрах. Основная проблема таких материалов (как и в предыдущем случае) – слишком высокое Z-КТР, что не позволяет использовать этот диэлектрик в многослойных печатных платах с толщиной более 0,762 мм (0,03″).

Поиск композиционного материала, подходящего для широкого диапазона применений, привел к появлению фторопласта-4 с керамическими наполнителями с/без армирования стекловолокном [16]. Использование ламинатов такого типа предполагает увеличение диапазона значений относительной диэлектрической проницаемости, а также увеличение устойчивости к механическим и тепловым воздействиям. Значение εr меняется в зависимости от типа наполнителя и лежит в диапазоне 1,96–10,2. Стоит отметить, что для достижения более низкого значения проницаемости в качестве наполнителя применяются полые стеклянные шарики, например, в ламинате RT/Duroid 5880 LZ . За счет этого он имеет массу на 30% меньше, чем другие, похожие по свойствам, материалы. Еще одна отличительная особенность этого материала – невозможность лазерного сверления из-за риска повреждения структуры шариков.

В начале 1990-х годов появилось новое поколение материалов – углеводородные термореактивные полимеры с керамическими наполнителями. Процессы производства печатных плат с применением термореактивных полимеров и широко используемого FR-4 близки. Диапазон значений εr у них – от 3 до 12,78, tg δ меньше 0,003. Также эти материалы имеют низкие значения ТКεr и Z-КТР.

Отдельно стоит отметить препреги – материалы, полученные путем пропитки армирующей основы равномерно распределенным связующим (стеклоткань, пропитанная недополимеризованной эпоксидной смолой, углеводородная керамика и др.). Препреги могут применяться для самостоятельного изготовления ламинатов и выступать в качестве склеивающего прокладочного материала при изготовлении многослойной печатной платы . В последнем случае могут также использоваться клеевые пленки, составленные из фторопласта с керамическим наполнителем, углеводородного полимера, жидкокристаллического полимера .

С точки зрения процентного соотношения ламината и препрега при создании многослойной печатной платы возможно большое количество вариантов. Преобладание препрега в многослойной печатной плате приводит к уменьшению ее стоимости, а фольгированного ламината – к улучшению электрических и механических свойств. Правда, в последнем случае увеличивается стоимость производства изделия. При необходимости в микрополосковых линиях передачи (ЛП) с жесткими требованиями к производительности верхний и нижний слои делают с использованием ламината , а для внутренних слоев полосковой ЛП применяются препреги или более низкочастотные ламинаты с менее точными характеристиками. Если же наиболее важны характеристики полосковой линии, то применяется обратный подход . Полное описание статьи можно скачать здесь.