TP1020などの高周波PCBは、10GHz以上で動作するアプリケーションで最適な性能を確保するために、一連の特殊な製造プロセスを必要とします。標準的なFR-4ベースのPCBとは異なり、これらの高性能基板は、電気的完全性、寸法安定性、および材料特性を維持するために、すべての製造段階で細心の注意を払う必要があります。
材料の取り扱いと準備
TP1020—ガラス繊維強化材を含まないセラミック充填ポリフェニレンオキシド（PPO）樹脂—のような高周波材料の独自の組成は、特殊な取り扱いプロトコルを必要とします。ラミネート加工の前に、原材料は湿度レベルが30％以下で、温度が23±2℃に保たれた制御された環境に保管する必要があります。これにより、吸湿を防ぎます（TP1020の最大吸収率0.01％を考慮すると重要です）。吸湿は、10GHzで±0.2を超える誘電率の変動を引き起こす可能性があります。
切断およびトリミング作業には、標準的な超硬ブレードではなく、ダイヤモンドチップ工具が必要です。TP1020にはガラス繊維強化材が含まれていないため、過度の機械的応力が加わると欠けやすく、信号の完全性を損なう可能性のある微細な亀裂が発生する可能性があります。レーザー切断は、より高価ですが、小型アンテナで使用される31mm x 31mmの基板に必要な±0.15mmの寸法公差を達成するために好まれます。
ラミネート加工とコア処理
高周波ラミネートは、誘電率の一貫性を維持するために、正確なラミネート加工パラメータを必要とします。TP1020の場合、ラミネート加工プロセスは190±5℃で200±10 psiの圧力をかけて行われます。これは、ガラス繊維強化材に使用される300+ psiよりも大幅に低くなっています。この低い圧力により、PPOマトリックス内のセラミック粒子の変位が防止され、ターゲットの誘電率10.2が基板全体で維持されます。
TP1020 PCBの4.0mmコア厚さは、ラミネート加工中の滞留時間を長くする必要があります—通常90分で、標準基板の45分と比較します。この制御された加熱サイクルにより、内部ボイドを生成することなく完全な樹脂の流れが確保されます。内部ボイドは、高周波で信号反射点として機能します。ラミネート加工後の冷却は、TP1020のCTEが40ppm/°C（X/Y軸）であることを管理するために不可欠であり、熱応力を最小限に抑えるために、1分あたり2℃の速度で進行する必要があります。
穴あけとメッキ技術
高周波PCBの穴あけは、TP1020などの材料に含まれるセラミックフィラーの研磨性のため、特有の課題を提示します。標準的なツイストドリルは早期に摩耗し、5μmを超える穴壁粗さ—高周波信号パスには許容できません。代わりに、130°の先端角を持つダイヤモンドコーティングされたドリルビットを使用して、壁粗さ<2μmで0.6mmの最小穴サイズを達成する必要があります。
ビアメッキプロセスは、穴全体で20μmの均一な銅厚さを確保する必要があります。特にバレルからパッドへの移行に注意が必要です。高周波信号はこの領域の不連続性に敏感であるため、標準的なDCメッキで一般的なステップ変化ではなく、スムーズで段階的な移行を作成するためにパルスメッキ技術が採用されています。メッキ浴の化学組成も最適化され、50Ωの制御インピーダンス設計で2Ωを超えるインピーダンス変動を引き起こす可能性がある銅デンドライトの形成を防ぎます。
エッチングとトレース定義
高周波PCBでは、トレースの正確な形状を維持することが重要です。幅が1ミル変化するだけでも、特性インピーダンスが5％以上変化する可能性があります。7/9ミルのトレース/スペース要件を持つTP1020 PCBの場合、高度なフォトリソグラフィー技術が必要です。これには、超高解像度フォトマスク（5μmのフィーチャサイズ）と近接印刷が含まれ、75°が低周波基板で許容される角度よりも急な85±2°のサイドウォール角度を達成します。
エッチングプロセスでは、アンダーカットを防ぐために、プログラム可能な圧力プロファイル（TP1020の場合は30〜40 psi）を備えたスプレーシステムが使用されます。エッチング液の化学組成は±0.5℃に温度制御され、エッチング速度が基板全体で一貫して維持されます。エッチング後の検査では、1μmの解像度の自動光学システムを使用してトレース寸法を検証します。これは、制御インピーダンス設計を通じて10.2±0.2の誘電率性能を維持するために重要です。
表面仕上げと最終検査
高周波PCBは、コネクタインターフェースでの信号損失を最小限に抑える表面仕上げを必要とします。TP1020 PCBの場合、無電解ニッケル浸漬金（ENIG）が好ましく、ニッケル厚さ（1〜3μm）と金厚さ（50〜100nm）が厳密に制御されています。この薄い金層は、優れたはんだ付け性を実現すると同時に、10GHzを超える周波数で厚い金堆積物で発生する信号減衰を回避します。
最終検査には、標準的な導通チェックを超える特殊な電気的テストが含まれます。タイムドメイン反射率測定（TDR）は、すべての信号パスにわたるインピーダンスの均一性を検証し、許容変動は±2Ωに制限されます。ターゲット周波数（TP1020アプリケーションの場合は10GHz）でのネットワークアナライザーテストにより、挿入損失が0.3dB/m未満に維持され、製造プロセスが材料の固有の低損失係数0.0012を維持していることが確認されます。
結論
高周波PCBの製造には、標準的な製造慣行からの逸脱が必要であり、TP1020のような高度な材料の独自の電気的特性を維持するために、各プロセスステップが最適化されています。材料の取り扱いから最終テストまで、これらの特殊なプロセスにより、高周波ラミネートの理論的な性能上の利点が、衛星通信、ミサイル搭載システム、または信号の完全性と信頼性がミッションクリティカルである小型アンテナなどの実際のアプリケーションで実現されます。
TP1020などの高周波PCBは、10GHz以上で動作するアプリケーションで最適な性能を確保するために、一連の特殊な製造プロセスを必要とします。標準的なFR-4ベースのPCBとは異なり、これらの高性能基板は、電気的完全性、寸法安定性、および材料特性を維持するために、すべての製造段階で細心の注意を払う必要があります。
材料の取り扱いと準備
TP1020—ガラス繊維強化材を含まないセラミック充填ポリフェニレンオキシド（PPO）樹脂—のような高周波材料の独自の組成は、特殊な取り扱いプロトコルを必要とします。ラミネート加工の前に、原材料は湿度レベルが30％以下で、温度が23±2℃に保たれた制御された環境に保管する必要があります。これにより、吸湿を防ぎます（TP1020の最大吸収率0.01％を考慮すると重要です）。吸湿は、10GHzで±0.2を超える誘電率の変動を引き起こす可能性があります。
切断およびトリミング作業には、標準的な超硬ブレードではなく、ダイヤモンドチップ工具が必要です。TP1020にはガラス繊維強化材が含まれていないため、過度の機械的応力が加わると欠けやすく、信号の完全性を損なう可能性のある微細な亀裂が発生する可能性があります。レーザー切断は、より高価ですが、小型アンテナで使用される31mm x 31mmの基板に必要な±0.15mmの寸法公差を達成するために好まれます。
ラミネート加工とコア処理
高周波ラミネートは、誘電率の一貫性を維持するために、正確なラミネート加工パラメータを必要とします。TP1020の場合、ラミネート加工プロセスは190±5℃で200±10 psiの圧力をかけて行われます。これは、ガラス繊維強化材に使用される300+ psiよりも大幅に低くなっています。この低い圧力により、PPOマトリックス内のセラミック粒子の変位が防止され、ターゲットの誘電率10.2が基板全体で維持されます。
TP1020 PCBの4.0mmコア厚さは、ラミネート加工中の滞留時間を長くする必要があります—通常90分で、標準基板の45分と比較します。この制御された加熱サイクルにより、内部ボイドを生成することなく完全な樹脂の流れが確保されます。内部ボイドは、高周波で信号反射点として機能します。ラミネート加工後の冷却は、TP1020のCTEが40ppm/°C（X/Y軸）であることを管理するために不可欠であり、熱応力を最小限に抑えるために、1分あたり2℃の速度で進行する必要があります。
穴あけとメッキ技術
高周波PCBの穴あけは、TP1020などの材料に含まれるセラミックフィラーの研磨性のため、特有の課題を提示します。標準的なツイストドリルは早期に摩耗し、5μmを超える穴壁粗さ—高周波信号パスには許容できません。代わりに、130°の先端角を持つダイヤモンドコーティングされたドリルビットを使用して、壁粗さ<2μmで0.6mmの最小穴サイズを達成する必要があります。
ビアメッキプロセスは、穴全体で20μmの均一な銅厚さを確保する必要があります。特にバレルからパッドへの移行に注意が必要です。高周波信号はこの領域の不連続性に敏感であるため、標準的なDCメッキで一般的なステップ変化ではなく、スムーズで段階的な移行を作成するためにパルスメッキ技術が採用されています。メッキ浴の化学組成も最適化され、50Ωの制御インピーダンス設計で2Ωを超えるインピーダンス変動を引き起こす可能性がある銅デンドライトの形成を防ぎます。
エッチングとトレース定義
高周波PCBでは、トレースの正確な形状を維持することが重要です。幅が1ミル変化するだけでも、特性インピーダンスが5％以上変化する可能性があります。7/9ミルのトレース/スペース要件を持つTP1020 PCBの場合、高度なフォトリソグラフィー技術が必要です。これには、超高解像度フォトマスク（5μmのフィーチャサイズ）と近接印刷が含まれ、75°が低周波基板で許容される角度よりも急な85±2°のサイドウォール角度を達成します。
エッチングプロセスでは、アンダーカットを防ぐために、プログラム可能な圧力プロファイル（TP1020の場合は30〜40 psi）を備えたスプレーシステムが使用されます。エッチング液の化学組成は±0.5℃に温度制御され、エッチング速度が基板全体で一貫して維持されます。エッチング後の検査では、1μmの解像度の自動光学システムを使用してトレース寸法を検証します。これは、制御インピーダンス設計を通じて10.2±0.2の誘電率性能を維持するために重要です。
表面仕上げと最終検査
高周波PCBは、コネクタインターフェースでの信号損失を最小限に抑える表面仕上げを必要とします。TP1020 PCBの場合、無電解ニッケル浸漬金（ENIG）が好ましく、ニッケル厚さ（1〜3μm）と金厚さ（50〜100nm）が厳密に制御されています。この薄い金層は、優れたはんだ付け性を実現すると同時に、10GHzを超える周波数で厚い金堆積物で発生する信号減衰を回避します。
最終検査には、標準的な導通チェックを超える特殊な電気的テストが含まれます。タイムドメイン反射率測定（TDR）は、すべての信号パスにわたるインピーダンスの均一性を検証し、許容変動は±2Ωに制限されます。ターゲット周波数（TP1020アプリケーションの場合は10GHz）でのネットワークアナライザーテストにより、挿入損失が0.3dB/m未満に維持され、製造プロセスが材料の固有の低損失係数0.0012を維持していることが確認されます。
結論
高周波PCBの製造には、標準的な製造慣行からの逸脱が必要であり、TP1020のような高度な材料の独自の電気的特性を維持するために、各プロセスステップが最適化されています。材料の取り扱いから最終テストまで、これらの特殊なプロセスにより、高周波ラミネートの理論的な性能上の利点が、衛星通信、ミサイル搭載システム、または信号の完全性と信頼性がミッションクリティカルである小型アンテナなどの実際のアプリケーションで実現されます。
