Í hátíðniforritum eins og 5G grunnstöðvum, 77GHz millimetra bylgjuratsjá, gervihnattasamskiptum o.s.frv., hefur Rogers+fr4 blendingur orðið staðallausn í iðnaði sem kemur jafnvægi á RF frammistöðu og kostnaðarstjórnun. Með því að nota Rogers eingöngu í hátíðnimerkjalaginu og fr4 í öðrum lögum er hægt að lækka efniskostnað um 30% -70%. En blönduð pressun er ekki bara spurning um stöflun efnis, og ferli áskorunarinnar sem stafar af mismunandi eðliseiginleikum milli efnanna tveggja gera það að „snertisteini“ til að mæla tæknilega styrk hátíðni PCB.framleiðendur.
1, Hver er erfiðleikinn við blandaða þrýstingsferlið? Fjórir kjarna tæknilegir flöskuhálsar
1.1 CTE misræmi - sem er undirrót delamination og vinda
Munurinn á varmaþenslustuðli (CTE) er grundvallarmótsögnin í blönduðu þjöppunarferlinu, sem ákvarðar beint efri mörk áreiðanleika blönduðu þjöppunarplötunnar:
| Tegund efnis | Z-ás CTE (ppm/gráðu C) | X/Y-ás CTE (ppm/gráðu C) | Tg (gráða) |
|---|---|---|---|
| Standard fr4 | 50~70 | 12~16 | 130~140 |
| Hátt Tg fr4 | 25~30 | 12~16 | Stærri en eða jafnt og 170 |
| Rogers RO4350B | 32 | 10~12 | >280 |
| Rogers RO4003C | 46 | 11~14 | >280 |
| Rogers RO4835 | 28 | 10~12 | >280 |
| PTFE flokkur (RT/duroid 5880) | 200~300 | 50~100 | 327 |
Keðjubilun af völdum CTE misræmis:
Aflögun millilags: Þegar hámarkshitastig endurrennslislóðunar er 245-260 gráður C, getur munurinn á Z-ás stækkun milli efnanna tveggja náð tugum míkrómetra og klippiálag á milliflata getur náð 2-3MPa. Ef bindistyrkurinn er ófullnægjandi er hægt að framkvæma delamination beint
Sprunga koparhola: Við hitauppstreymi safnast endurtekið togþrýstiálag á holuvegginn og koparholur með þykkt 20-25 μm eru viðkvæmar fyrir örsprungum í miðjunni, sem leiðir til opinna hringrása.
Aflögun aflögunar: Ósamhverf stöflun getur undið allt að 1,2-2,5 mm/m og vinding 0,1 mm þykkrar FR-4 í bland við PTFE getur farið yfir 1,9 cm, langt umfram 0,75% kröfur IPC-6012 staðalsins
Viðnámsþrep: Þegar merkislína fer yfir miðil myndast +7 Ω skammvinnt toppur sem veldur endurkasti merkja
Raunveruleg prófunargögn: Eftir hitauppstreymi við -40 gráður C ~ 85 gráður C, getur delamination hlutfall óhagkvæma blönduðu þrýstiplötunnar náð 12% og merkistöðugleiki lækkar verulega um 25%.
Vandamálið við að pressa hitastig sem stafar af mismun á Tg 1,2
Ákjósanlegur þjöppunarhitastig fyrir fr4 er 170 ~ 185 gráður C, og það þarf að vera að fullu krossbundið og læknað
Rogers RO4000 röðin hefur Tg um það bil 280 gráður C og viðunandi hitastigssamhæfi, en PTFE efni eru viðkvæm fyrir smá aflögun við háan hita
Vandamál: Of hátt hitastig veldur því að Rogers afmyndast og missir stjórn á límflæðinu; Ef hitastigið er of lágt mun fr4 hálfherta blaðið ekki herða nægilega og viðloðun millilaga verður ófullnægjandi
1.3 Ósamræmi við rafstuðul - viðnámsvandamál
Rogers RO4350B:Dk≈3.48,Df≈0.0037@10GHz
Standard FR-4: Dk ≈ 4,2~4,8, Df ≈ 0,018~ 0,025@10GHz
Undir sömu línubreidd, þegar merkið fer frá Rogers inn í fr4 svæðið, getur mótstöðujöfnunin náð nokkrum ohmum. Þverlagsskipti á hátíðnimerkjalínum- getur valdið alvarlegri endurkasti merkja og versnun á innsetningartapi.
1.4 PTFE efni hefur afar litla yfirborðsorku - eðlislægan skort á bindistyrk
Yfirborðsorka Rogers efna sem byggir á PTFE er aðeins 18-20 mN/m (fr4 er um 40-50 mN/m), og náttúruleg vatnsfælni þeirra og efnafræðileg tregða leiða til:
Léleg viðloðun við koparfilmu og hálfherta plötu
Þegar það er ekki virkjað er styrkleiki milliflatanna miklu minni en á milli fr4 laga
Undir hitalost er það viðkvæmt fyrir aflögun, sprungum og koparlosun í svitahola
2, Hvernig er hægt að ýta vel á Rogers+fr4? Full vinnslutæknilausn
Skref 1: Efnisval - Að minnka CTE bilið frá upprunanum
Ákjósanlegt „blandanlegt“ Rogers efni:
Ákjósanleg RO4000 röð: RO4350B, RO4003C, RO4835 eru sérstaklega hönnuð til að blanda saman við fr4, með X/Y ás CTE 10-14 ppm/gráðu C nálægt 12-16 ppm/gráðu C FR-4
Ákjósanleg lausn fyrir keramikfyllingu: Z--ás CTE á RO4835 er 28 ppm/gráðu C, sem minnkar muninn með háu Tg fr4 (25 ppm/gráðu C) í innan við 10% og lágmarkar hættuna á misræmi í hitaspennu
PTFE efni ætti að nota með varúð: Ef það er nauðsynlegt að nota PTFE hvarfefni eins og RT/duroid 5880, ætti RO4350B að stilla á báðum hliðum sem umbreytingarlag til að mynda CTE hægfara halla
fr4 verður að uppfæra í hátt Tg efni:
Með því að nota lágt CTE fr4 með Tg sem er hærra en eða jafnt og 170 gráður C, er hægt að fínstilla Z- ás CTE í 25-30 ppm/gráðu C
Það er bannað að nota venjulegan Tg=130~140 gráður C FR-4 fyrir blandaða þjöppun, þar sem ekki er hægt að tryggja áreiðanleika hitauppstreymis
Skref 2: Staflahönnun - Samhverfa er járnlögmál
Að framfylgja 100% samhverfri spegilstöflu er áhrifaríkasta leiðin til að stjórna skekkju:
Efnisgerð, þykkt, koparþykkt og PP líkan af efri og neðri rafeindalagunum verða að vera algjörlega samhverf, með PCB miðlagið sem samhverfuás
Hátíðnilögin verða að vera samhverft í pörum og það er stranglega bannað að setja aðeins eitt lag af hátíðniundirlagi á aðra hliðina
Dæmigerð 6 laga blönduð þrýstingsbygging dæmi:
TextiL1: RO4350B (há-tíðnimerkjalag) L2: PP (RO4450F) L3: hátt Tg fr4 (myndun) L4: hátt Tg fr4 (afllag) L5: hátt Tg fr4 (myndun) L6: PP (RO4450F) L7: RO4350B merkilag ␆gh{150B (hátt) samhverfa við L1
Dæmigert 10 laga uppbygging: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)
Raunverulegar prófunarniðurstöður: Samhverf stöflun getur dregið úr skekkju eftir hitauppstreymi úr 1,2% í innan við 0,5%.