Quando um cliente nos aborda com uma aplicação de alta frequência, a conversa raramente começa com o preço. Tudo começa com o material. Em projetos de RF e micro-ondas, o substrato não é um portador passivo – ele faz parte do circuito. É por isso que, quando este projeto específico chegou à nossa mesa, a escolha do Rogers TMM10 já estava feita. A verdadeira questão era se poderíamos construí-lo exatamente de acordo com as especificações.

Esta é a história de como fabricamos uma PCB TMM10 de 2 camadas e 5,1 mm de espessura para uma aplicação de alta frequência - e o que a tornou um desafio.

A exigência do cliente

O cliente precisava de uma PCB de dupla face construída em Rogers TMM10, um material termofixo para micro-ondas. A espessura da placa acabada foi especificada em5,1 mm, com uma tolerância dimensional apertada de±0,15 mmatravés de um compacto63,9 mm × 48 mmcontorno.

O que tornou esse projeto inusitado não foi apenas o material, mas o acabamento. A placa exigiasem máscara de solda e sem serigrafiaem ambos os lados. Para um projeto de alta frequência, esta não é uma decisão de economia de custos – é uma decisão de desempenho. A máscara de solda introduz uma camada dielétrica que pode alterar a impedância e interferir na sintonia. Removê-lo significa que a superfície de cobre deve estar impecável, porque não há nada para se esconder atrás.

O aplicativo? RF de alta frequência funciona, na mesma família dos sistemas de comunicação por satélite, GPS e antenas patch e testadores de chip.

Os desafios da engenharia

Uma placa com 5,1 mm de espessura não é padrão. A maioria dos PCBs de dupla face são medidos em frações de milímetro. Nessa espessura, várias coisas ficam difíceis ao mesmo tempo.

Primeiro, o empilhamento.A placa foi construída como uma PCB rígida de 2 camadas:

• Camada de cobre 1: 35 μm (1oz)

• Núcleo Rogers TMM10: 5,08 mm (200mil)

• Camada de cobre 2: 35 μm (1oz)

Esse núcleo de 5,08 mm é a fonte tanto da rigidez mecânica da placa quanto de sua dificuldade de fabricação.

Em segundo lugar, a perfuração.Com um tamanho mínimo de furo de0,25mme uma espessura de placa de 5,1 mm, a proporção é alta. Furos profundos e estreitos exigem parâmetros de perfuração precisos e limpeza das paredes. Nós usamos13 vias de passagem, todos revestidos com uma espessura de20 μm, sem vias cegas. Cada conexão tinha que ser confiável.

Terceiro, os recursos finos.O traço e espaço mínimos foram4/7 milha. Em um material termofixo espesso preenchido com cerâmica, conseguir uma gravação consistente em todo o painel não é trivial. O TMM10 é mecanicamente estável, mas sua janela de processamento é mais estreita que o padrãoFR-4.

Quarto, o final.Sem máscara de solda e sem serigrafia, o acabamento superficial tinha que ser perfeito. Nós especificamosENIG (ouro de imersão em níquel eletroless)—um acabamento plano e resistente à oxidação que suporta soldagem e ligação de fios. ENIG é uma escolha premium e, para esta placa, foi a escolha certa.

Uma coisa funcionou a nosso favor: o TMM10 não requer tratamento com naftalato de sódio antes do revestimento eletrolítico. Isso eliminou uma etapa perigosa e demorada que é comum com materiais à base de PTFE.

Como o construímos

Todo projeto começa com os dados do Gerber. Neste caso, o cliente forneceu a arte emGerber RS-274-Xformato, o padrão da indústria. A partir daí, passamos para a fabricação.

O empilhamento era simples no papel, mas exigente na execução. Um único núcleo TMM10 de 5,08 mm, laminado com 1 onça de cobre em ambos os lados, produziu uma espessura final de 5,1 mm. O coeficiente de expansão térmica do material é compatível com o cobre, o que ajuda a manter a estabilidade dimensional por meio de ciclos térmicos – importante para uma aplicação que pode sofrer variação de temperatura.

A perfuração veio em seguida. Com 13 vias com diâmetro mínimo de 0,25 mm, controlamos a profundidade, a taxa de avanço e a velocidade do fuso para evitar manchas de resina e garantir furos limpos. O revestimento elevou as paredes da via para 20 μm, proporcionando conexões elétricas sólidas entre as duas camadas de cobre.

O circuito em si era simples em termos de contagem líquida – apenas2 redes-mas denso em almofadas. A placa carrega26 componentes,38 almofadas no total,21 almofadas de furo passante, e17 pads SMT na parte superior. Não há pads SMT na parte inferior. O layout é um híbrido de furo passante e montagem em superfície, o que é comum em testes de RF e aplicações de antena onde é necessária uma combinação de tipos de conectores e componentes de ajuste.

A padronização dos traços de 4/7 mil exigiu um controle cuidadoso da exposição e da gravação. Em um material com esta distribuição espessa e irregular de cobre pode causar inconsistências de gravação. Ajustamos o processo para manter a fidelidade do rastreamento em todo o painel.

Finalmente, ENIG. Sem máscara de solda para proteger o cobre, a deposição de níquel-ouro tinha que ser uniforme e livre de defeitos. É aqui que uma placa como esta passa ou falha – não há encobrimento cosmético.

Verificação de qualidade

Antes do embarque, cada placa passou porTeste 100% elétrico. Esta é uma prática padrão para nós, mas é mais importante em um projeto como este, onde o cliente não pode inspecionar visualmente defeitos na máscara de solda ou erros de serigrafia. O teste elétrico confirma continuidade, isolamento e integridade da rede.

A placa foi fabricada paraIPC-Classe-2padrões - a referência para eletrônica de serviço dedicada. É confiável e durável, construído para operação no mundo real, em vez de demonstração em laboratório.

O resultado

A placa acabada media 63,9 mm × 48 mm, com tolerância de ± 0,15 mm. Ele carregava 26 componentes em 38 pads, conectados por 13 vias, com peso de cobre acabado de 1 onça (1,4 mils) nas camadas externas.

Mais importante ainda, atendeu aos requisitos elétricos e mecânicos de uma aplicação de alta frequência. A combinação das propriedades elétricas do TMM10 – uma constante dielétrica de 9,20 e um fator de dissipação de 0,0022 a 10 GHz – com uma construção rígida de 5,1 mm torna esta placa adequada para aplicações onde a integridade do sinal e a estabilidade física são inegociáveis.

Por que TMM10?

Para leitores não familiarizados com o material, vale a pena entender o TMM10. É um material termofixo para micro-ondas que combina os benefícios elétricos do PTFE com as vantagens mecânicas dos substratos preenchidos com cerâmica. Resiste à fluência e ao fluxo frio. Suporta produtos químicos de processo. Não requer tratamento com naftalato de sódio. E porque é baseado em uma resina termofixa, ele suporta uma ligação confiável de fios.

Suas aplicações típicas incluem testadores de chips, polarizadores dielétricos, sistemas de comunicação via satélite e GPS ou antenas patch – exatamente o tipo de ambiente de alta frequência para o qual esta placa foi construída.

Considerações Finais

Uma placa TMM10 de 5,1 mm de espessura sem máscara de solda e sem serigrafia não é uma construção de rotina. Requer o conhecimento correto do material, o controle correto do processo e a disposição para trabalhar sem uma rede de segurança.

Se você está trabalhando em um projeto de alta frequência e precisa de um fabricante que entenda de materiais como o TMM10, teremos prazer em conversar. Quer sua placa tenha 0,5 mm ou 5,1 mm de espessura, a conversa começa da mesma maneira: com seus requisitos.

Contate-nos para discutir seu próximo projeto de PCB de alta frequência.