С быстрым развитием коммуникаций 5G, радаров автономного вождения, спутниковой связи и высокоскоростных сетей передачи данных традиционные материалы печатных плат FR-4 сталкиваются с ограничениями производительности. По мере того, как частоты сигнала входят в диапазон ГГц и даже в миллиметровые диапазоны волн, материал под названием ПТФЭ становится предпочтительным выбором для инженеров-проектировщиков. Итак, что же такое ПТФЭ? И почему он выделяется в этой высокочастотной гонке? Уверен, вы найдете ответы после прочтения нашей статьи ниже.

I. Что такое ПТФЭ?

ПТФЭ, называемый политетрафторэтиленом, широко известный как «тефлон», представляет собой высокоэффективный фторполимер, известный своей исключительной химической стойкостью, термической стабильностью и антипригарными свойствами. ПТФЭ не только широко используется в медицине, пищевой промышленности и производстве кухонной посуды (например, сковороды с антипригарным покрытием), но и служит основным материалом подложки для высокочастотных печатных плат. Его превосходная электрическая изоляция, устойчивость к экстремальным температурам (от -200°C до +260°C) и устойчивость к воздействию окружающей среды делают его широко используемым в индустрии печатных плат для производства высококачественных печатных плат, требующих высокой частоты и высокой скорости.

II. Преимущества ПТФЭ в печатных платах

1. Низкая диэлектрическая проницаемость (DK)

Диэлектрическая проницаемость ПТФЭ составляет примерно 2,1±0,05 с минимальными колебаниями менее ±0,02 в сверхширокой полосе частот 1–100 ГГц. Это значительно ниже, чем диэлектрическая проницаемость традиционных материалов FR-4, которая составляет около 4,5. ПТФЭ лучше подходит для высокоскоростных цифровых сигналов и высокочастотных аналоговых сигналов, сводя к минимуму задержку и искажения сигнала для обеспечения быстрой передачи сигнала.

2. Низкий коэффициент диэлектрических потерь (DF)

По сравнению со значением DF FR-4, равным примерно 0,02, коэффициент потерь ПТФЭ колеблется от 0,0002 до 0,002, снижаясь до 0,0005±0,0001 на частоте 1 ГГц. Эти минимальные потери сигнала обеспечивают незначительное рассеивание энергии во время передачи, что обеспечивает большую дальность действия и значительно снижает затухание сигнала. Это имеет решающее значение для повышения чувствительности и диапазона покрытия коммуникационного оборудования

3. Устойчивость к высоким/низким температурам

В отличие от других материалов, которые демонстрируют значительные изменения диэлектрических свойств при больших колебаниях температуры, ПТФЭ сохраняет стабильные характеристики в широком диапазоне от -200°C до 260°C. Эта стабильность предотвращает деформацию подложки или ухудшение характеристик во время высокотемпературной пайки при производстве печатных плат, что соответствует требованиям высокотемпературных сред.

4. Низкое поглощение влаги

ПТФЭ демонстрирует влагопоглощение ниже 0,01%, что придает ему исключительную влагостойкость. Это преимущество предотвращает попадание влаги на печатные платы, что может привести к короткому замыканию цепи или повреждению компонентов, что в значительной степени обеспечивает надежную работу печатной платы в условиях высокой влажности.

III: Проблемы и решения ПТФЭ

1. Задачи

1.1 Высокая стоимость и низкая доходность

Ламинаты из ПТФЭ, такие как серия RT/Duroid от ROGERS, стоят в 20–50 раз дороже, чем FR-4. В сочетании с низким выходом продукции и значительными отходами материала это значительно увеличивает производственные затраты.

1.2 Сложные методы обработки

1.2.1 Гибкость
Из-за присущей ПТФЭ мягкости сверление во время изготовления печатных плат часто приводит к образованию заусенцев и неровностей на стенках отверстий. Это влияет на последующие процессы нанесения покрытий через сквозное отверстие и может привести к обрыву или обрыву цепей. Требуются специализированные сверла, так как стандартные сверла легко вызывают расслоение.

1.2.2 Высокий коэффициент теплового расширения

Коэффициент теплового расширения ПТФЭ примерно в 5-6 раз выше, чем у обычных материалов. Это вызывает значительное напряжение между слоями печатной платы во время высокотемпературных процессов, что приводит к таким проблемам, как расслоение медной фольги, смещение слоев и неточности сверления. Эти факторы серьезно нарушают структурную целостность печатной платы.

1.2.3 Плохая адгезия
Присущие ПТФЭ антипригарные свойства затрудняют адгезию паяльной маски. Дополнительные процессы, такие как плазменная обработка или химическое травление, необходимы для повышения прочности сцепления для правильной интеграции медной фольги. Недостаточная обработка может привести к отслаиванию слоев паяльной маски во время использования, что ставит под угрозу изоляцию и защитные свойства печатной платы.

2. Решения

Jerico обладает обширным опытом обработки ПТФЭ и специализированным оборудованием. Наша полностью автоматизированная система плазменной обработки в сочетании с параметрами сверления с ЧПУ, адаптированными для процессов ПТФЭ и многоступенчатого вакуумного ламинирования, гарантирует, что каждая печатная плата из ПТФЭ достигает исключительной прочности соединения отверстия с медью, стабильного контроля импеданса и выдающейся стабильности размеров. Это гарантирует надежность конечного продукта.

IV. Первичное применение ПХБ из ПТФЭ

Благодаря своим уникальным свойствам и основным преимуществам, таким как сверхнизкие диэлектрические потери и широкотемпературная стабильность, ПТФЭ в основном используется в высокотехнологичных электронных приложениях, включающих высокочастотные, высокоскоростные сигналы и экстремальные условия окружающей среды.

1. Спутниковая связь/базовые станции 5G: Примеры включают антенны Massive MIMO, усилители мощности и фильтрующие продукты.

2. Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Примеры включают радиолокационные системы и продукты спутниковой связи.

3. Автомобильная электроника: В качестве примера можно привести радары миллиметрового диапазона для интеллектуального вождения, хорошо подходящие для адаптивного круиз-контроля и систем предотвращения столкновений.

4. Медицинское оборудованиеС: Примеры включают оборудование для магнитно-резонансной томографии (МРТ).

V. Как определить пригодность материала из ПТФЭ?

Помимо значений DK/DF и сценариев применения, упомянутых выше, также следует учитывать такие факторы, как частота сигнала, скорость передачи данных и рабочая среда. Если для вашего приложения требуются частоты сигнала более 10 ГГц, скорость передачи данных более 25 Гбит/с и работа при экстремальных температурах или высокой влажности, ПТФЭ является оптимальным выбором

VI. Резюме

Обладая почти 20-летним опытом работы в индустрии печатных плат, Jerico преуспевает в различных материалах печатных плат, постобработке и сборке. Мы являемся вашим лучшим выбором для решений для печатных плат / печатных плат. Наш страстный и профессиональный сервис остается непоколебимым для наших клиентов. Давайте исследовать и расти вместе.