X'inhi d-diffikultà tal-proċess tal-ippressar imħallat tal-Bord ta 'Frekwenza Għolja? Kif Jista' Rogers + FR-4 Jiġi Ppressat sew?

F'applikazzjonijiet ta 'frekwenza għolja bħal stazzjonijiet bażi 5G, radar tal-mewġ millimetru ta' 77GHz, komunikazzjoni bis-satellita, eċċ., Rogers + fr4 hybrid saret soluzzjoni standard tal-industrija li tibbilanċja l-prestazzjoni RF u l-kontroll tal-ispiża. Billi tuża Rogers biss fis-saff tas-sinjal ta 'frekwenza għolja u fr4 f'saffi oħra, l-ispejjeż tal-materjal jistgħu jitnaqqsu bi 30% -70%. Iżda l-ippressar imħallat mhuwiex sempliċement kwistjoni ta 'stivar ta' materjal, u l-isfidi tal-proċess miġjuba mid-differenzi fil-proprjetajiet fiżiċi bejn iż-żewġ materjali jagħmluha "touchstone" għall-kejl tas-saħħa teknika ta 'pcb ta' frekwenza għoljamanifatturi.

1, X'inhi d-diffikultà tal-proċess ta 'pressjoni mħallta? Erba 'konġestjonijiet teknoloġiċi ewlenin

1.1 CTE nuqqas ta 'qbil - il-kawża ewlenija ta' delamination u warping
Id-differenza fil-koeffiċjent ta 'espansjoni termali (CTE) hija l-kontradizzjoni fundamentali fil-proċess ta' kompressjoni mħallta, li tiddetermina direttament il-limitu ta 'fuq tal-affidabilità tal-pjanċa tal-kompressjoni mħallta:

Ħsara fil-katina kkawżata minn nuqqas ta' tqabbil CTE:

Delaminazzjoni ta 'saff ta' bejn is-saffi: Meta l-ogħla temperatura tal-issaldjar reflow hija 245 -260 grad C, id-differenza fl-espansjoni tal-assi Z bejn iż-żewġ materjali tista 'tilħaq għexieren ta' mikrometri, u l-istress shear interfacial jista 'jilħaq 2-3MPa. Jekk is-saħħa tat-twaħħil ma tkunx biżżejjed, id-delaminazzjoni tista 'titwettaq direttament

Xquq ta 'toqob tar-ram: Waqt iċ-ċikliżmu termali, stress kompressiv tensili ripetut huwa kkonċentrat fuq il-ħajt tat-toqba, u toqob tar-ram bi ħxuna ta' 20-25 μ m huma suxxettibbli għal mikroxquq fin-nofs, li jwasslu għal ċirkwiti miftuħa

Deformazzjoni tal-warping: L-istivar asimmetriku jista 'jitgħawweġ sa 1.2-2.5 mm/m, u l-warping ta' 0.1mm ħxuna FR-4 imħallat ma 'PTFE jista' jaqbeż 1.9cm, jaqbeż ħafna r-rekwiżit ta '0.75% tal-istandard IPC-6012

Pass ta' impedenza: Meta linja tas-sinjal taqsam mezz, jiġi ġġenerat quċċata transitorja +7 Ω, li tikkawża riflessjoni tas-sinjal

Dejta attwali tat-test: Wara ċikliżmu termali f'-40 grad C ~ 85 grad C, ir-rata ta 'delamination tal-pjanċa tal-pressjoni mħallta mhux ottimizzata tista' tilħaq 12%, u l-istabbiltà tas-sinjal tinżel drastikament b'25%.

Id-dilemma tat-temperatura tal-ippressar ikkawżata mid-differenza f'Tg 1.2
It-temperatura tal-kompressjoni ottimali għal fr4 hija 170 ~ 185 grad C, u jeħtieġ li tkun kompletament crosslinked u vulkanizzata

Is-serje Rogers RO4000 għandha Tg ta 'madwar 280 grad C u kompatibilità tat-temperatura aċċettabbli, iżda materjali PTFE huma suxxettibbli għal deformazzjoni żgħira f'temperaturi għoljin

Dilemma: Temperatura eċċessiva tikkawża lil Rogers jiddeforma u jitlef il-kontroll tal-fluss tal-kolla; Jekk it-temperatura tkun baxxa wisq, il-folja semi vulkanizzata fr4 mhux se tfejjaq biżżejjed u l-adeżjoni bejn is-saffi ma tkunx biżżejjed

1.3 Problema ta' nuqqas ta' qbil tal-kostanti dielettrika - impedenza
Rogers RO4350B: Dk≈3.48,Df≈ 0.0037@10GHz

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

Taħt l-istess wisa 'tal-linja, meta s-sinjal jaqsam minn Rogers fir-reġjun fr4, l-offset tal-impedenza jista' jilħaq diversi ohms. Il-qlib ta' saff inkroċjat ta' linji tas-sinjali ta'-frekwenza għolja jista' jikkawża riflessjoni severa tas-sinjal u deterjorazzjoni tat-telf tal-inserzjoni.

1.4 Materjal PTFE għandu enerġija tal-wiċċ estremament baxxa - nuqqas inerenti ta 'saħħa ta' twaħħil
L-enerġija tal-wiċċ tal-materjali Rogers ibbażati fuq PTFE hija biss 18-20 mN/m (fr4 hija madwar 40-50 mN/m), u l-idrofobiċità naturali u l-inertezza kimika tagħhom twassal għal:

Adeżjoni fqira mal-fojl tar-ram u folja semi vulkanizzata

Meta ma tkunx attivata, is-saħħa tal-qoxra interfacial hija ħafna inqas minn dik bejn is-saffi fr4

Taħt xokk termali, huwa suxxettibbli għal delamination, qsim, u distakk tar-ram fil-pori

2, Kif jista 'Rogers + fr4 jiġi ppressat tajjeb? Soluzzjoni sħiħa tat-teknoloġija tal-proċess
Pass 1: Għażla tal-Materjal - Tidjiq tad-Diskrepanza CTE mis-Sors
Materjal Rogers 'li jista' jitħallat' preferut:

Serje RO4000 preferuta: RO4350B, RO4003C, RO4835 huma ddisinjati apposta biex jitħalltu ma 'fr4, b'assi X/Y CTE ta' 10-14 ppm/ grad C qrib FR-4 12-16 ppm/ grad C

Soluzzjoni ottimali għall-mili taċ-ċeramika: L-assi Z-CTE ta 'RO4835 huwa 28 ppm / grad C, li jnaqqas id-differenza b'Tg fr4 għoli (25 ppm / grad C) għal fi żmien 10%, u jimminimizza r-riskju ta' nuqqas ta 'qbil ta' stress termali

Materjal PTFE għandu jintuża b'kawtela: Jekk ikun meħtieġ li jintużaw sottostrati PTFE bħal RT/duroid 5880, RO4350B għandu jiġi kkonfigurat fuq iż-żewġ naħat bħala saff ta' transizzjoni biex jifforma gradjent gradwali CTE

fr4 għandu jiġi aġġornat għal materjal Tg għoli:

Bl-użu ta' CTE fr4 baxx b'Tg akbar minn jew ugwali għal 170 grad C, is-CTE tal-assi Z- jista' jiġi ottimizzat għal 25-30 ppm/ grad C

Huwa pprojbit li tuża Tg=130~140 grad C FR-4 ordinarju għal kompressjoni mħallta, peress li l-affidabilità taċ-ċikliżmu termali ma tistax tiġi garantita

Pass 2: Disinn ta' Stacking - Is-simetrija hija Liġi tal-Ħadid
L-infurzar ta '100% stivar simetriku tal-mera huwa l-aktar mod effettiv biex tikkontrolla t-tgħawwiġ:

It-tip tal-materjal, il-ħxuna, il-ħxuna tar-ram, u l-mudell PP tas-saffi dielettriċi ta 'fuq u t'isfel għandhom ikunu kompletament simmetriċi, bis-saff taċ-ċentru tal-PCB bħala l-assi tas-simetrija

Is-saffi ta'-frekwenza għolja għandhom ikunu rranġati b'mod simetriku f'pari, u huwa strettament ipprojbit li jitqiegħed biss saff wieħed ta' sottostrat ta' frekwenza għolja fuq naħa waħda

Eżempju tipiku ta' struttura ta' pressjoni mħallta b'6 saffi:

TestL1: RO4350B (saff ta' sinjal ta'-frekwenza għolja) L2: PP (RO4450F) L3: Tg fr4 għolja (formazzjoni) L4: Tg fr4 għolja (saff ta' qawwa) L5: Tg fr4 għolja (formazzjoni) L6: PP (RO4450F) L7: sinjal ta' frekwenza RO435{15}high{15} ← Simetrija tal-mera ma 'L1
Struttura tipika ta' 10 saffi: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)

Riżultati tat-test attwali: L-istivar simetriku jista 'jnaqqas il-warpage wara ċ-ċikliżmu termali minn 1.2% għal 0.5%.