Jadrom hybridnej vysokofrekvenčnej dosky plošných spojov Rogers+FR-4-je riešiť problémy, ako sú deformácie, delaminácia a zmeny impedancie spôsobené rozdielmi v parametroch substrátu prostredníctvom prispôsobenia materiálu, optimalizácie procesu a štrukturálneho návrhu a zároveň zabezpečiť výkon vysokofrekvenčného signálu, čím sa v konečnom dôsledku dosiahne rovnováha medzi výkonom a nákladmi.
Štyri hlavné procesné ťažkosti
CTE nesúlad: Koeficient tepelnej rozťažnosti osi Z FR-4 je 50 – 70 ppm/stupeň C, zatiaľ čo séria Rogers RO4000 je iba 32 – 46 ppm/ stupeň C. Rozdiel v expanzii počas spájkovania pretavením môže dosiahnuť desiatky mikrometrov, čo môže ľahko spôsobiť deformáciu a delamináciu.
Rozpor v kompresnej teplote: Optimálna kompresná teplota pre FR-4 je 170-185°C, pričom Tg materiálu Rogers dosahuje 280°C. Nesprávna teplota môže viesť k nedostatočnému vytvrdnutiu FR-4 alebo Rogersovej mikrodeformácie.
Nesúlad dielektrickej konštanty: Rogers RO4350B má dielektrickú konštantu približne 3,48, zatiaľ čo FR-4 má dielektrickú konštantu 4,2-4,8. Krížové dielektrické smerovanie môže spôsobiť skokové zmeny impedancie a zhoršiť integritu signálu.
Nedostatočná pevnosť spoja rozhrania: Povrchová energia materiálov Rogers na báze PTFE je len 18-20 mN/m a pevnosť v odlupovaní medzivrstvy je oveľa nižšia ako u čistých platní FR-4, keď nie sú aktivované, čo ich robí náchylnými na delamináciu pri tepelnom šoku.
Kľúčový plán implementácie pre celý proces
Optimalizácia zhody materiálov
Prioritou by malo byť použitie „hybridných kompresných“ materiálov Rogers RO4000 v kombinácii s vysokým Tg FR-4 s Tg vyšším alebo rovným 170 °C, aby sa znížil rozdiel CTE na 10 %.
Pridajte prechodové vrstvy RO4350B na obe strany materiálov Rogers na báze PTFE, aby ste vytvorili postupnú distribúciu CTE v smere Z a absorbovali tepelné napätie.
Po opustení obyčajnej čiastočne vytvrdenej fólie FR-4 a použití špeciálnej lepiacej fólie Rogers 2929, dielektrická konštanta Dk=2.9, dielektrická strata tan δ<0.003, and interlayer peel strength increased by more than 57%.
Symetrický skladaný dizajn
Použitím centrálnej vrstvy dosky plošných spojov ako osi symetrie sú na oboch stranách usporiadané úplne identické hrúbky a typ dielektrických vrstiev. Napríklad 10-vrstvová doska má zrkadlovú štruktúru „RO4350B/PP/FR-4 × 6/PP/RO4350B“.
Vedenie vysokofrekvenčného signálu prebieha úplne v dielektrickej vrstve Rogers a kríženie oblastí Rogers a FR-4 je prísne zakázané, aby sa predišlo impedančným mutáciám.
Tolerancia zarovnania medzi vrstvami je o 0,02-0,03 mm širšia ako u čistej dosky FR-4, čo sa prispôsobuje rozdielu v rýchlosti zmršťovania medzi týmito dvoma substrátmi.
Proces vákuového lisovania krok za krokom
Použitím vysoko vákuového laminovacieho prostredia s úrovňou tlaku 10 ⁻ Torr je veľkosť medzivrstvových bublín kontrolovaná do 5 μm, čo výrazne znižuje riziko delaminácie.
Vykonajte segmentovanú krokovú krivku ohrevu, znížte rýchlosť ohrevu, predĺžte čas izolácie v rozsahu 170 stupňov C až 180 stupňov C a nechajte polovytvrdenú dosku FR-4 úplne vytvrdnúť, pričom sa vyhnete tepelnej mikrodeformácii materiálu Rogers.