Apakah Kesukaran Proses Penekanan Campuran Papan Frekuensi Tinggi? Bagaimanakah Rogers+FR-4 Boleh Ditekan Dengan Baik?

Dalam aplikasi frekuensi tinggi seperti stesen pangkalan 5G, radar gelombang milimeter 77GHz, komunikasi satelit, dll., Rogers+fr4 hybrid telah menjadi penyelesaian standard industri yang mengimbangi prestasi RF dan kawalan kos. Dengan menggunakan Rogers hanya dalam lapisan isyarat frekuensi tinggi dan fr4 dalam lapisan lain, kos bahan boleh dikurangkan sebanyak 30% -70%. Tetapi penekanan bercampur bukan sekadar soal susun bahan, dan cabaran proses yang disebabkan oleh perbezaan sifat fizikal antara kedua-dua bahan menjadikannya "batu sentuh" ​​untuk mengukur kekuatan teknikal pcb frekuensi tinggipengeluar.

1, Apakah kesukaran proses tekanan campuran? Empat kesesakan teknologi teras

1.1 CTE tidak padan - punca delaminasi dan meledingkan
Perbezaan dalam pekali pengembangan haba (CTE) adalah percanggahan asas dalam proses mampatan campuran, yang secara langsung menentukan had atas kebolehpercayaan plat mampatan campuran:

Kegagalan rantai yang disebabkan oleh ketidakpadanan CTE:

Pendelaminasi antara lapisan: Apabila suhu puncak pematerian aliran semula ialah 245-260 darjah C, perbezaan dalam pengembangan paksi-Z antara kedua-dua bahan boleh mencapai puluhan mikrometer, dan tegasan ricih antara muka boleh mencapai 2-3MPa. Jika kekuatan ikatan tidak mencukupi, delaminasi boleh terus dijalankan

Keretakan lubang kuprum: Semasa berbasikal terma, tegasan mampatan tegangan berulang tertumpu pada dinding lubang, dan lubang tembaga dengan ketebalan 20-25 μ m terdedah kepada retakan mikro di tengah, yang membawa kepada litar terbuka.

Ubah bentuk meledingkan: Susunan asimetri boleh meledingkan sehingga 1.2-2.5 mm/m, dan meledingkan 0.1mm tebal FR-4 bercampur dengan PTFE boleh melebihi 1.9cm, jauh melebihi keperluan 0.75% standard IPC-6012

Langkah impedans: Apabila garis isyarat melintasi medium, +7 Ω puncak sementara dijana, menyebabkan pantulan isyarat

Data ujian sebenar: Selepas berbasikal haba pada -40 darjah C~85 darjah C, kadar penyimpangan plat tekanan campuran yang tidak dioptimumkan boleh mencapai 12%, dan kestabilan isyarat menurun secara mendadak sebanyak 25%.

Dilema suhu tekanan yang disebabkan oleh perbezaan dalam Tg 1.2
Suhu mampatan optimum untuk fr4 ialah 170~185 darjah C, dan ia perlu dipaut silang sepenuhnya dan disembuhkan

Siri Rogers RO4000 mempunyai Tg kira-kira 280 darjah C dan keserasian suhu yang boleh diterima, tetapi bahan PTFE terdedah kepada sedikit ubah bentuk pada suhu tinggi

Dilema: Suhu yang berlebihan menyebabkan Rogers berubah bentuk dan hilang kawalan ke atas aliran gam; Jika suhu terlalu rendah, helaian separuh sembuh fr4 tidak akan sembuh dengan secukupnya dan lekatan interlayer tidak mencukupi

1.3 Masalah ketakselanjaran galangan pemalar dielektrik -.
Rogers RO4350B:Dk≈3.48,Df≈ 0.0037@10GHz

Standard FR-4: Dk ≈ 4.2~4.8, Df ≈ 0.018~ 0.025@10GHz

Di bawah lebar talian yang sama, apabila isyarat melintasi dari Rogers ke rantau fr4, impedans mengimbangi boleh mencapai beberapa ohm. Penukaran lapisan silang bagi garis isyarat frekuensi tinggi- boleh menyebabkan pantulan isyarat yang teruk dan kemerosotan kehilangan sisipan.

1.4 Bahan PTFE mempunyai tenaga permukaan yang sangat rendah - kekurangan kekuatan ikatan yang wujud
Tenaga permukaan bahan Rogers berasaskan PTFE hanyalah 18-20 mN/m (fr4 ialah kira-kira 40-50 mN/m), dan hidrofobisiti semula jadi dan lengai kimia membawa kepada:

Lekatan yang lemah pada kerajang kuprum dan kepingan separuh sembuh

Apabila tidak diaktifkan, kekuatan kulit antara muka jauh lebih rendah daripada antara lapisan fr4

Di bawah renjatan haba, ia terdedah kepada delaminasi, retak, dan detasmen tembaga dalam liang

2, Bagaimanakah Rogers+fr4 boleh ditekan dengan baik? Penyelesaian teknologi proses penuh
Langkah 1: Pemilihan Bahan - Mengecilkan Jurang CTE daripada Sumber
Bahan Rogers 'boleh campur' pilihan:

Siri RO4000 pilihan: RO4350B, RO4003C, RO4835 direka khas untuk dicampur dengan fr4, dengan paksi X/Y CTE 10-14 ppm/ darjah C hampir dengan FR-4 12-16 ppm/ darjah C

Penyelesaian optimum untuk pengisian seramik: Z-CTE paksi RO4835 ialah 28 ppm/ darjah C, yang mengurangkan perbezaan dengan Tg fr4 tinggi (25 ppm/ darjah C) kepada dalam 10% dan meminimumkan risiko ketidakpadanan tekanan haba

Bahan PTFE harus digunakan dengan berhati-hati: Jika perlu menggunakan substrat PTFE seperti RT/duroid 5880, RO4350B harus dikonfigurasikan pada kedua-dua belah sebagai lapisan peralihan untuk membentuk kecerunan beransur-ansur CTE

fr4 mesti dinaik taraf kepada bahan Tg tinggi:

Menggunakan CTE fr4 rendah dengan Tg Lebih besar daripada atau sama dengan 170 darjah C, paksi Z-CTE boleh dioptimumkan kepada 25-30 ppm/ darjah C

Dilarang menggunakan Tg=130~140 darjah C FR-4 biasa untuk pemampatan campuran, kerana kebolehpercayaan kitaran haba tidak dapat dijamin

Langkah 2: Reka Bentuk Susun - Simetri ialah Undang-undang Besi
Menguatkuasakan tindanan simetri cermin 100% ialah cara paling berkesan untuk mengawal meledingkan:

Jenis bahan, ketebalan, ketebalan tembaga, dan model PP lapisan dielektrik atas dan bawah mestilah simetri sepenuhnya, dengan lapisan tengah PCB sebagai paksi simetri

Lapisan frekuensi tinggi-mesti disusun secara simetri secara berpasangan dan dilarang sama sekali meletakkan hanya satu lapisan substrat frekuensi tinggi pada satu sisi

Contoh struktur tekanan campuran 6 lapisan biasa:

TeksL1: RO4350B (lapisan isyarat frekuensi-tinggi) L2: PP (RO4450F) L3: Tg fr4 tinggi (pembentukan) L4: Tg fr4 tinggi (lapisan kuasa) L5: Tg fr4 tinggi (pembentukan) L6: PP (RO4450F) L7: RO4450F) L7: RO4450B}}frekuensi tinggi simetri dengan L1
Struktur 10 lapisan biasa: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)

Keputusan ujian sebenar: Susunan simetri boleh mengurangkan lenturan selepas kitaran haba daripada 1.2% kepada 0.5%.