F4B 고주파 기판(PTFE 기판)은 현재 5G 통신, 위성 통신, 밀리미터파 레이더 등과 같은 고주파수 시나리오의 핵심 기판입니다. 이 기판의 핵심 장점은 유전 손실이 매우 낮고 유전 상수 안정성이 우수하다는 것입니다. 그러나 PTFE 소재의 특수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 전체 공정 처리에서 일반 FR-4 보드와 다른 기술적 장벽이 많이 있습니다.
핵심 기본 매개 변수 및 유전 상수의 안정성
일반적인 모델 매개변수: 10GHz 테스트 조건에서 주류 F4BM265는 2.65 ± 0.05의 유전 상수(DK), 0.0013의 손실 계수(DF), 20GHz에서 DF가 0.0019에 불과하여 일반 fr4 보드보다 훨씬 우수합니다.
유전 상수 안정성의 장점: 압축을 위해 유리 천과 PTFE 수지의 과학적인 비율을 사용하여 유전 상수 범위가 일반 PTFE 시트보다 넓습니다. 배치 간 DK의 변동은 ±0.05 이내로 제어할 수 있으며, 50Ω 마이크로스트립 라인의 임피던스 드리프트는 28GHz 고주파 범위에서 ±3Ω 이내로 제어할 수 있어 반사 손실의 급격한 저하를 방지할 수 있습니다.
안정성 보장 전제 조건: 생산 전에 공진 공동 방법을 사용하여 각 보드 배치의 Dk/Df를 다시 테스트해야 합니다. 기판 배치 편차로 인해 전체 보드의 전기적 성능에 영향을 주지 않도록 설계 입력과 엄격하게 일치하는 측정된 값이 있는 배치만 출시될 수 있습니다.
핵심 처리 어려움과 목표 솔루션
1. 드릴링 공정의 어려움
난이도 성능: PTFE 소재는 부드럽고 인성이 높습니다. 일반 드릴 바늘로 가공할 때 재료는 절단되는 대신 "칼로 절단"되므로 구멍 벽의 드로잉, 버 및 벗겨짐이 쉽게 발생할 수 있습니다. 드릴링 열이 축적되면 PTFE가 녹아 구멍 벽에 달라붙을 수도 있습니다.
해결책: 상단 각도가 130도인 새로운 경질 합금 드릴 비트를 사용하여 스핀들 속도를 60000~80000rpm으로 제어하고 다단계 pecking 드릴을 사용하여 단일 절단량과 열 축적을 줄였습니다. 국산 F4B는 알루미늄판 덮개판을 사용하며 드릴링 후 고압-에어건을 사용하여 구멍 내부의 먼지를 날려버립니다. 구멍의 날카로운 모서리는 수동으로 가공되며 판이 팽창하고 변형되는 것을 방지하기 위해 기계적 연마가 금지됩니다.
2. 홀 금속화 코어 임계값
성능 난이도: PTFE 소재는 표면 에너지가 매우 낮고(약 18다인/cm²) 화학적 불활성이 강하며 일반적인 화학적 구리 증착 공정은 효과적으로 접착할 수 없습니다. 이는 F4B 고주파수 플레이트 처리의 핵심 기술 임계값입니다.
해결책: 산업 표준 플라즈마 활성화 처리를 채택하면 물리적 충격과 화학 반응을 통해 기공 벽의 표면 에너지가 52dynes/cm² 이상으로 증가되어 구리 증착을 위한 이상적인 결합 인터페이스를 제공합니다. 특수 고주파 공극 처리제를 사용하여 구리 증착 공정에 들어가기 전 30분 동안 담가 둘 수도 있습니다. 세공 구리의 두께는 최소 18μm, 평균 20μm로 조절되어야 한다. 혼합판의 경우 기공 구리의 두께를 25μm 이상으로 늘리려면 펄스 전기 도금을 사용하는 것이 좋습니다.
3. 그래픽 전송 및 크기 확장 제어
난이도 성능: F4B 시트의 열팽창 계수는 강철의 13배이며 질감이 부드럽고 외력에 의해 쉽게 변형됩니다. 일반적인 필름 노광은 ±0.02mm 이내의 선폭 정확도 요구 사항을 충족하기 어렵고 다층 기판 압착 후 층간 정렬 편차가 발생하기 쉽습니다.
해결책: LDI 레이저 직접 이미징 기술을 채택하여 그래픽 위치 정확도를 5μm 수준으로 제어하고 노출 작업장에서 23±1도의 일정한 온도와 50±5%의 일정한 습도를 유지합니다. F4B 보드의 다양한 모델의 확장 및 축소를 보상하기 위한 데이터베이스를 구축하고 CAM 단계에서 보상 계수를 미리 일치시킵니다. 완제품 크기와 설계 값 간의 편차는 ± 0.075mm 이하로 제어할 수 있습니다.
4. 솔더마스크 공정의 어려움
성능 저하: PTFE의 낮은 표면 에너지 특성으로 인해 녹색 오일의 접착력이 저하되어 가공 중에 녹색 오일 거품이 발생하고 벗겨지기 쉬워 보드 표면의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.
해결책: 솔더 마스크 전, 전처리를 위해 산세척된 판을 사용합니다.- 판의 변형을 방지하고 판 표면의 접착력을 향상시키기 위해 기계적 연삭 및 브러싱을 완전히 금지하여 녹색 오일 거품 발생 및 뿌리부터 벗겨지는 문제를 줄입니다.
주류 애플리케이션 시나리오
안정적인 고주파 전기 성능과 높은 비용-효율성을 갖춘 F4B 고주파-주파수 보드는 현재 위상 천이기, 전력 분배기, 커플러, 피드 네트워크, 위상 배열 안테나, 위성 통신 장비, 5G 기지국 안테나 등과 같은 RF 분야에서 널리 사용됩니다. 중급 및 고급 고주파 시나리오에서 수입된 Rogers 보드 재료를 대체할 수 있는-비용 효율적인 선택입니다.