Fabricación De PCB De Alta Frecuencia: Técnicas Y Aplicaciones Explicadas

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1. Definición de PCB de Alta Frecuencia

Un PCB de alta frecuencia se refiere a una placa de circuito especializada utilizada en aplicaciones de alta frecuencia (mayor a 300MHz o longitudes de onda menores a 1 metro) y microondas (mayor a 3GHz o longitudes de onda menores a 0.1 metros). Estas placas se producen utilizando métodos estándar de fabricación de PCB rígidos en sustratos de microondas o procesos especializados. Por lo general, los PCBs de alta frecuencia se definen como aquellos con frecuencias superiores a 1GHz.

Con el rápido avance de la ciencia y la tecnología, más dispositivos están siendo diseñados para frecuencias de microondas (>1GHz) e incluso aplicaciones de ondas milimétricas (>30GHz). Esta tendencia demanda un mayor rendimiento de los sustratos de PCB. Por ejemplo, los materiales base deben tener excelentes propiedades eléctricas y estabilidad química, con una pérdida mínima de señal a frecuencias crecientes, resaltando la importancia de los materiales para PCBs de alta frecuencia.

2. Aplicaciones de PCBs de Alta Frecuencia

2.1 Productos de comunicación móvil
2.2 Amplificadores de potencia y amplificadores de bajo ruido
2.3 Componentes pasivos como divisores de potencia, acopladores, dúplex y filtros
2.4 Sistemas de evitación de colisiones automotrices, sistemas satelitales y sistemas de radio. La tendencia de la electrónica de alta frecuencia está creciendo.

3. Tipos de PCBs de Alta Frecuencia

3.1 Materiales Termoendurecibles Rellenos de Cerámica en Polvo

A. Fabricantes:

– Rogers Corporation: 4350B/4003C
– Arlon: 25N/25FR
– Taconic: Serie TLG

B. Métodos de Procesamiento:

– Similares a los procesos de FR4 (resina epoxi/tela de vidrio), pero el material es más frágil, propenso a romperse y requiere un manejo especial durante el taladrado y el fresado, reduciendo la vida útil de las herramientas en un 20%.

3.2 Materiales de PTFE (Politetrafluoroetileno)

A. Fabricantes:

– Rogers Corporation: Series RO3000, RT, TMM
– Arlon: Series AD/AR, IsoClad, CuClad
– Taconic: Series RF, TLX, TLY
– Taixing Microwave: F4B, F4BM, F4BK, TP-2

B. Métodos de Procesamiento:

1. Corte:

– Proteger el material con una película para evitar arañazos y abolladuras.

2. Taladrado:

– Utilizar brocas nuevas (estándar 130) para obtener mejores resultados, taladrar una placa a la vez y aplicar una presión de pie de 40psi.
– Cubrir con una lámina de aluminio, usar una almohadilla de melamina de 1mm para sujetar la placa de PTFE.
– Soplar el polvo de los agujeros con una pistola de aire después del taladrado.
– Usar la máquina de taladrado más estable con parámetros optimizados (los agujeros más pequeños requieren una velocidad de taladrado más rápida, una carga de viruta menor y una velocidad de retroceso más lenta).

3. Tratamiento de Agujeros:

– Tratamiento de plasma o activación con naftaleno sódico para facilitar la metalización.

4. Deposición de Cobre en PTH:

– Post-micrograbado (control a 20 micro pulgadas), comenzar el procesamiento desde el tanque de desengrasado en la línea de PTH.
– Si es necesario, se puede realizar una segunda pasada de PTH, comenzando desde el tanque previsto.

5. Máscara de Soldadura:

– Pretratamiento con limpieza ácida, evitando el frotado mecánico.
– Hornear después del pretratamiento (90°C durante 30 minutos), aplicar y curar la máscara de soldadura.
– Hornear en tres etapas: 80°C, 100°C y 150°C durante 30 minutos cada una. Si hay rechazo de aceite, re-trabajar quitando la máscara de soldadura y reactivando la superficie.

6. Fresado:

– Apilar placas de PTFE con papel protector en la superficie del circuito, sujetadas entre placas base de FR-4 o fenólicas sin cobre grabado (1.0mm de espesor).
– Después del fresado, desbarbar cuidadosamente los bordes a mano, evitar dañar el sustrato y la superficie de cobre, y separar las capas con papel libre de azufre para su inspección.

PCB de alta frecuencia

4. Flujo de Proceso

1. Flujo de Procesamiento de Placas PTFE sin PTH:

Corte → Taladrado → Película Seca → Inspección → Grabado → Inspección de Grabado → Máscara de Soldadura → Serigrafía → Estaño en Spray → Conformado → Pruebas → Inspección Final → Embalaje → Envío

2. Flujo de Procesamiento de Placas PTFE con PTH:

Corte → Taladrado → Tratamiento de Agujeros (Plasma o Activación con Naftaleno Sódico) → Deposición de Cobre → Galvanoplastia → Película Seca → Inspección → Galvanoplastia de Patrones → Grabado → Inspección de Grabado → Máscara de Soldadura → Serigrafía → Estaño en Spray → Conformado → Pruebas → Inspección Final → Embalaje → Envío

5. Desafíos en el Procesamiento de PCB de Alta Frecuencia

1. Deposición de Cobre: Dificultad para lograr la adhesión de cobre en las paredes de los agujeros.
2. Transferencia de Patrones, Grabado y Control de Ancho de Líneas: Gestión de huecos en el ancho de líneas y agujeros de arena.
3. Proceso de Máscara de Soldadura: Asegurar la adhesión de la máscara de soldadura y controlar el burbujeo.
4. Manejo de Superficies: Control estricto para prevenir arañazos en varios procesos.

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