Vysokofrekvenčné hybridné lamináty vyžadujú rovnováhu medzi-prenosom vysokofrekvenčného signálu, mechanickou pevnosťou a kontrolou nákladov vďaka integrácii substrátov s rôznymi charakteristikami. Proces laminácie, ako hlavný článok určujúci jeho štrukturálnu integritu a elektrický výkon, priamo ovplyvňuje výkon produktu. V súčasnosti medzi hlavné-procesy vysokofrekvenčného zmiešavaného tlakového laminovania patria najmä tri typy: „tradičná laminácia lisovaním za tepla“, „vákuová laminácia“ a „kroková-laminácia{5}}krok za krokom“. Každý z troch typov procesov má svoje vlastné zameranie na proces, riadenie tlaku a teploty a adaptačné scenáre. Je potrebné urobiť cielené rozhodnutia na základe kombinácie substrátu, počtu vrstiev a výkonnostných požiadaviek vysokofrekvenčnej zmiešavacej prítlačnej dosky.
1, Špeciálne požiadavky na proces laminácie vysokofrekvenčnej hybridnej prítlačnej dosky
Základný rozpor vysoko{0}}hybridných laminátov spočíva v „rozdieloch v charakteristikách substrátu“ - koeficient tepelnej rozťažnosti, teplota skleného prechodu a tepelná vodivosť rôznych substrátov sa značne líšia. Napríklad CTE substrátov PTFE je oveľa vyššia ako CTE FR-4. Ak proces laminovania nie je správne riadený, môžu sa vyskytnúť problémy, ako je oddelenie medzivrstvy, deformácia a bubliny; Prenos vysokofrekvenčného signálu si zároveň vyžaduje extrémne vysokú „adhéziu medzi vrstvami“ a „strednú rovnomernosť“. Nerovnomerné rozloženie medzivrstvových medzier alebo lepidiel môže viesť k zvýšenej strate signálu a ovplyvniť účinnosť prenosu. Proces laminácie vysokofrekvenčných hybridných laminátov preto musí spĺňať tri základné požiadavky: po prvé, presné riadenie teploty a tlaku, aby sa vyrovnali deformačné rozdiely rôznych substrátov; Druhým je zabezpečiť, aby medzi vrstvami neboli žiadne bubliny alebo medzery, čím sa zabezpečí konzistencia média; Tretím cieľom je zabrániť zhoršeniu výkonu substrátu v dôsledku nesprávnych parametrov procesu.
V súvislosti s touto požiadavkou sa tradičné procesy jednej laminácie už nedokážu prispôsobiť zložitosti-vysokofrekvenčných hybridných laminátov. Logické rozdiely medzi rôznymi procesmi laminácie sú v podstate kompromisom- medzi „kompatibilitou substrátu“, „stabilitou výkonu“ a „efektivitou výroby“.
2, Porovnanie bežných procesov vysokofrekvenčného hybridného laminovania-
Tradičný proces laminovania lisovaním za tepla: vyzretý a stabilný, vhodný pre bežné kombinácie
Tradičný proces lisovania a laminovania za tepla je jednou z prvých aplikácií v oblasti vysokofrekvenčných zmiešavaných prítlačných dosiek. Jeho základnou logikou je aplikovať rovnomerný tlak a teplotu prostredníctvom „plochého lisu za horúca“, aby sa lepidlo roztavilo a pretieklo medzi substrátmi, čím sa dosiahne spojenie medzi vrstvami. Proces tejto technológie je pomerne jednoduchý: najprv sa naskladajú rôzne substráty v poradí, vložia sa do horúceho lisu a po určitú dobu sa udržiavajú pri nastavenej teplote (zvyčajne upravenej podľa Tg substrátu) a tlaku. Po úplnom vytvrdnutí lepidla ho nechajte vychladnúť a vyberte z formy.
Výhody: Vysoká vyspelosť procesu, nízke náklady na zariadenie, vysoká efektivita výroby, vhodné pre vysokofrekvenčné zmiešavané prítlačné dosky s malými rozdielmi v kombináciách substrátov. Vďaka kompletnému systému riadenia tlaku a teploty je možné hromadne vyrábať vysokofrekvenčné zmiešavané tlakové dosky so strednými a nízkymi vrstvami a sila spojenia medzi vrstvami je stabilná, čo vedie k vysokej výťažnosti.
Nevýhoda: Zlá kompatibilita s rozdielmi v charakteristikách substrátu. Ak vysokofrekvenčná hybridná doska obsahuje substráty s veľkými rozdielmi CTE, tradičný režim lisovania za horúca s „jednotnou teplotou“ môže ľahko spôsobiť deformáciu substrátu v dôsledku nekonzistentnej tepelnej deformácie; Medzitým je počas procesu lisovania za horúca ťažké úplne odstrániť vzduch medzi substrátmi, ktorý môže medzi vrstvami vytvárať drobné bublinky a ovplyvňovať stabilitu prenosu vysokofrekvenčného signálu.
Scenáre prispôsobenia: Nízko až stredne vrstvové vysoko{0}}frekvenčné hybridné panely s malými rozdielmi v kombináciách substrátov (napríklad FR-4 ako hlavný komponent a lokálne prispôsobené nízkostratovým substrátom), cenovo citlivé a stredné frekvencie signálu (napríklad 1 až 10 GHz), napríklad bezdrôtové moduly v spotrebnej elektronike a konvenčné priemyselné senzory.
Proces vákuovej laminácie: presné ovládanie plynu, vhodné pre vysoko náročné substráty
Proces vákuovej laminácie rieši problém „ťažkého odsávania“ pri tradičnom lisovaní za tepla zavedením „vákuového prostredia“ počas procesu laminácie. Odsávaním vzduchu z laminovacej komory znižuje tvorbu bublín medzi substrátmi a optimalizuje účinnosť prenosu teploty a tlaku. Proces je charakterizovaný umiestnením zväzku substrátu do vákuovej laminovacej komory, najskôr vysávaním na nastavenú hodnotu podtlaku a potom postupným zvyšovaním teploty a tlaku, aby lepidlo mohlo tiecť a stuhnúť v prostredí bez zásahu vzduchu. Počas fázy chladenia sa stále udržiava určitý stupeň vákua, aby sa zabránilo vniknutiu vzduchu do medzivrstvy počas procesu chladenia.
Výhody: Po prvé, má vynikajúci výfukový efekt a extrémne nízku rýchlosť medzivrstvových bublín, čo môže zabezpečiť rovnomernosť média pre vysoko-frekvenčný prenos signálu a je vhodné pre vysoko-frekvenčné scenáre nad 10 GHz; Po druhé, distribúcia teploty a tlaku vo vákuovom prostredí je rovnomernejšia, čo môže znížiť poškodenie substrátu spôsobené lokálnou tlakovou nerovnomernosťou a má silnejšiu kompatibilitu s krehkými substrátmi alebo substrátmi s nízkym Tg, ako je PTFE a keramika; Po tretie, dokáže sa prispôsobiť viac-vrstvovým vysoko{4}}frekvenčným zmiešaným prítlačným doskám (viac ako 10 vrstiev) s menšími toleranciami hrúbky medzi vrstvami.
Nevýhody: Investičné náklady na zariadenie sú vyššie ako pri tradičnom lisovaní za tepla, výrobný cyklus je dlhší (procesy zvyšovania tlaku vákuovej extrakcie a regulácie teploty vyžadujú presnú kontrolu rytmu) a požiadavky na utesnenie vákuovej komory sú extrémne vysoké. Ak tesnenie zlyhá, môže to ľahko viesť k chybám šarže. Okrem toho pri kombináciách s významnými rozdielmi v CTE medzi substrátmi (ako je PTFE a kovové substráty) je stále ťažké úplne eliminovať riziko deformácie výlučne vo vákuovom prostredí a sú potrebné ďalšie tlmiace materiály.
Scenáre prispôsobenia: Vysokofrekvenčné hybridné panely, vysoké frekvencie signálu (nad 10 GHz), zložité kombinácie substrátov (ako PTFE+keramika+FR-4) a scenáre s prísnymi požiadavkami na kvalitu medzivrstvy, ako sú anténne dosky základnej stanice, moduly satelitnej navigácie a radarové substráty s milimetrovými vlnami v komunikačných zariadeniach.
Proces laminovania krok za krokom: segmentovaná kontrola parametrov, prispôsobená extrémnym rozdielom substrátu
Proces laminovania krok{0}}za{1}}krokom je prispôsobený proces pre „extrémne rozdiely substrátov“ a jeho základnou logikou je „postupná laminácia“ - rozdeľujúca substráty vysokofrekvenčných hybridných platní do niekoľkých skupín podľa ich charakteristík (ako je skupina s vysokým CTE, skupina s nízkym CTE, skupina krehkých substrátov), potom sa laminuje prvý substrát a každý sa laminuje spolu. optimalizované teplotné tlakové parametre, čím sa postupne dosiahne spájanie celkovej konštrukcie. Napríklad PTFE substrát sa najskôr laminuje oddelene na subsubstráty (riadené pri nižšej teplote, aby sa predišlo deformácii), potom sa FR-4 substrát laminuje polovytvrdenou fóliou do iného subsubstrátu a nakoniec sa dva subsubstráty laminujú pri parametroch, ktoré sú vhodné pre charakteristiky oboch strán.
Výhody: Silná kompatibilita s rozdielmi v charakteristikách substrátu, schopný zvládnuť kombinácie, ktoré sa ťažko prispôsobujú tradičnému lisovaniu za tepla a vákuovej laminácii (ako je PTFE+kovový substrát, keramika+FR-4+polyimid); Implementáciou segmentovanej regulácie teploty a tlaku možno maximálne chrániť pôvodné vlastnosti každého substrátu, čím sa zabráni degradácii substrátu spôsobenej-jednorazovou lamináciou (ako je praskanie keramických substrátov a odchýlka dielektrickej konštanty PTFE); Zároveň laminácia krok{4}}za{5}}krokom dokáže flexibilne upraviť parametre procesu každého subsubstrátu, čo uľahčuje optimalizáciu výkonu pre miestne oblasti, ako sú oblasti prenosu signálu a oblasti mechanickej podpory.
Nevýhody: Vysoká zložitosť procesu a prísne požiadavky na kontrolu výrobného procesu (je potrebná presná kontrola rozmerových tolerancií každého subsubstrátu, aby sa predišlo nesprávnemu vyrovnaniu počas kombinovanej laminácie); Výrobný cyklus je dlhý a náklady sú vysoké, čo nie je vhodné pre hromadnú výrobu. Používa sa skôr pre prispôsobené, malosériové vysoko-vysokofrekvenčné-zmiešané prítlačné dosky.
Scenáre prispôsobenia: Extrémne rozdiely v kombináciách substrátov (ako je miešanie substrátov s vysokým CTE a nízkym CTE, miešanie krehkých a flexibilných substrátov), vysoké požiadavky na prispôsobenie, špičkové -scenáre s malosériovou výrobou, ako sú špeciálne komunikačné dosky v leteckom priemysle, vysokofrekvenčné diagnostické moduly v zdravotníckych zariadeniach a substráty odolné voči drsnému prostrediu v priemyselnej elektronike.
3, Hlavná logika výberu procesov: prioritizácia požiadaviek
Výber procesu laminovania pre vysoko-frekvenčné hybridné lamináty je v podstate prioritou „požiadaviek na výkon, nákladového rozpočtu a rozsahu výroby“:
Ak je prioritou cena a kombinácia substrátu je jednoduchá a frekvencia signálu je stredná, tradičná laminácia lisovaním za tepla je cenovo-efektívnou voľbou; Ak je uprednostňovaný výkon, frekvencia signálu je vysoká a požiadavky na kvalitu medzivrstvy sú prísne, aj keď sú náklady vysoké, vákuová laminácia je stále nevyhnutnou voľbou; Ak je uprednostňovaná kompatibilita substrátu, čelíme extrémnym rozdielom v kombináciách substrátov a prispôsobenej malosériovej výrobe, jediným možným riešením je kroková{1}}laminácia{2}}.
Stojí za zmienku, že v skutočnej výrobe niektorí výrobcovia kombinujú výhody troch typov procesov pre „zmiešanú optimalizáciu“, ako je prvé laminovanie skupiny substrátov s najväčším rozdielom v krokoch a potom zhutnenie spájania súčasných čiastkových substrátov cez vákuovú vrstvu, aby sa vyvážila kompatibilita a výkon. Spoločnosti ako Shenzhen Zhongyang Circuit, ktoré sú hlboko zapojené do oblasti vysokofrekvenčných dosiek plošných spojov, tiež prispôsobia alebo optimalizujú proces laminovania podľa špecifických potrieb zákazníkov (ako je frekvencia signálu, kombinácia substrátu a výrobný rozsah), čím zaistia, že vysoko-frekvenčná hybridná doska spĺňa požiadavky na elektrický výkon, ako aj očakávania nákladov a cyklu dodávky.