Nan aplikasyon pou segondè frekans tankou estasyon baz 5G, rada vag milimèt 77GHz, kominikasyon satelit, elatriye, Rogers + fr4 hybrid te vin tounen yon solisyon estanda endistri ki balanse pèfòmans RF ak kontwòl pri. Lè w itilize Rogers sèlman nan kouch siyal segondè frekans lan ak fr4 nan lòt kouch, depans materyèl yo ka redwi pa 30% -70%. Men, peze melanje se pa tou senpleman yon kesyon de anpile materyèl, ak defi pwosesis yo te pote sou diferans ki genyen nan pwopriyete fizik ant de materyèl yo fè li yon "touchstone" pou mezire fòs teknik nan wo-frekans pcb.manifaktirè yo.
1, Ki sa ki difikilte pou pwosesis la presyon melanje? Kat nwayo blokaj teknolojik
1.1 CTE dezakò - kòz rasin delaminasyon ak deformation
Diferans nan koyefisyan ekspansyon tèmik (CTE) se kontradiksyon fondamantal nan pwosesis konpresyon melanje, ki dirèkteman detèmine limit siperyè fyab plak konpresyon melanje:
| Kalite materyèl | Z-aks CTE (ppm/ degre C) | X/Y-aks CTE (ppm/ degre C) | Tg (degre) |
|---|---|---|---|
| Estanda fr4 | 50~70 | 12~16 | 130~140 |
| Segondè Tg fr4 | 25~30 | 12~16 | Pi gran pase oswa egal a 170 |
| Rogers RO4350B | 32 | 10~12 | >280 |
| Rogers RO4003C | 46 | 11~14 | >280 |
| Rogers RO4835 | 28 | 10~12 | >280 |
| Klas PTFE (RT/duroid 5880) | 200~300 | 50~100 | 327 |
Echèk chèn ki te koze pa dezakò CTE:
Delaminasyon Interlayer: Lè tanperati pik nan soude reflow se 245-260 degre C, diferans lan nan ekspansyon Z-aks ant de materyèl yo ka rive jwenn dè dizèn de mikromèt, ak estrès la taye entèfas ka rive nan 2-3MPa. Si fòs lyezon an ensifizan, delaminasyon ka dirèkteman te pote soti
Krak nan twou kòb kwiv mete: Pandan sikilasyon tèmik, repete estrès konpresiv tansyon konsantre sou miray twou a, ak twou kòb kwiv mete ak yon epesè 20-25 μ m gen tandans fè microcracks nan mitan an, ki mennen ale nan sikui yo louvri.
Deformation deformation: anpile asimetri ka defòme jiska 1.2-2.5 mm / m, ak deformation nan 0.1mm epè FR-4 melanje ak PTFE ka depase 1.9cm, byen lwen depase 0.75% egzijans nan estanda IPC-6012.
Etap enpedans: Lè yon liy siyal travèse yon mwayen, yon pik tranzitwa +7 Ω pwodwi, sa ki lakòz refleksyon siyal.
Done tès aktyèl la: Apre monte bisiklèt tèmik nan -40 degre C ~ 85 degre C, pousantaj delaminasyon nan plak presyon melanje san optimize a ka rive nan 12%, ak estabilite siyal la desann sevè pa 25%.
Dilèm nan tanperati peze ki te koze pa diferans lan nan Tg 1.2
Tanperati a konpresyon pi bon pou fr4 se 170 ~ 185 degre C, epi li bezwen konplètman reticule ak geri.
Seri Rogers RO4000 la gen yon Tg apeprè 280 degre C ak konpatibilite tanperati akseptab, men materyèl PTFE yo gen tandans fè yon ti deformation nan tanperati ki wo.
Dilèm: Tanperati twòp lakòz Rogers defòme epi pèdi kontwòl koule lakòl la; Si tanperati a twò ba, fèy semi geri fr4 la pa pral geri ase epi adezyon entèrkouch la pral ensifizan.
1.3 Dielectric konstan dezekilib - enpedans discontinuity pwoblèm
Rogers RO4350B: Dk≈3.48,Df≈ 0.0037 @ 10GHz
Estanda FR-4: Dk ≈ 4.2 ~ 4.8, Df ≈ 0.018 ~ 0.025 @ 10GHz
Anba menm lajè liy lan, lè siyal la travèse soti nan Rogers nan rejyon an fr4, konpanse a enpedans ka rive jwenn plizyè ohm. Chanjman kwa kouch liy siyal frekans segondè yo ka lakòz gwo refleksyon siyal ak deteryorasyon pèt ensèsyon.
1.4 Materyèl PTFE gen enèji sifas ki ba anpil - nannan mank fòs lyezon
Enèji sifas materyèl Rogers ki baze sou PTFE se sèlman 18-20 mN / m (fr4 se apeprè 40-50 mN / m), ak idrofobisite natirèl yo ak inertness chimik mennen nan:
Adhesion pòv nan papye kwiv ak fèy semi geri
Lè yo pa aktive, fòs la kale entèfas pi ba anpil pase sa ki genyen ant kouch fr4
Anba chòk tèmik, li gen tandans fè delaminasyon, fann, ak detachman kòb kwiv mete nan porositë.
2, Ki jan yo ka byen peze Rogers + fr4? Pwosesis konplè teknoloji solisyon
Etap 1: Seleksyon materyèl - Redwi diferans CTE apati sous la
Materyèl Rogers 'mixable' pi pito:
Seri RO4000 pi pito: RO4350B, RO4003C, RO4835 yo fèt espesyalman pou melanje ak fr4, ak yon aks X/Y CTE nan 10-14 ppm / degre C tou pre 12-16 ppm / degre C FR-4.
Solisyon pi bon pou ranpli seramik: Z-aks CTE nan RO4835 se 28 ppm / degre C, sa ki diminye diferans lan ak Tg fr4 segondè (25 ppm / degre C) nan 10%, epi minimize risk pou dezakò estrès tèmik.
Materyèl PTFE yo ta dwe itilize ak prekosyon: Si li nesesè pou itilize substrats PTFE tankou RT/duroid 5880, RO4350B ta dwe configuré sou tou de bò kòm yon kouch tranzisyon pou fòme yon gradyan gradyèl CTE.
fr4 dwe amelyore nan yon materyèl Tg segondè:
Sèvi ak fr4 CTE ki ba ak Tg ki pi gran pase oswa egal a 170 degre C, aks Z-CTE a ka optimize a 25-30 ppm / degre C.
Li entèdi pou itilize òdinè Tg =130 ~ 140 degre C FR-4 pou konpresyon melanje, kòm fyab nan monte bisiklèt tèmik pa ka garanti.
Etap 2: Konsepsyon anpile - Simetri se yon lwa fè
Ranfòse 100% miwa simetrik anpile se fason ki pi efikas pou kontwole deformation:
Kalite materyèl, epesè, epesè kòb kwiv mete, ak modèl PP nan kouch dielectric anwo ak pi ba yo dwe konplètman simetrik, ak kouch sant PCB la kòm aks simetri.
Kouch frekans segondè yo dwe ranje simetrik an pè, epi li entèdi sèlman pou mete yon sèl kouch substrate frekans segondè sou yon bò.
Egzanp tipik estrikti presyon melanje 6-kouch:
TextL1: RO4350B (wo -kouch siyal frekans) L2: PP (RO4450F) L3: segondè Tg fr4 (fòmasyon) L4: segondè Tg fr4 (kouch pouvwa) L5: segondè Tg fr4 (fòmasyon) L6: PP (RO4450F) L7: RO435{15}frekans siyal {15} ← Simetri glas ak L1
Estrikti tipik 10 kouch: L1 (RO4350B) / L2 (PP) / L3-L8 (FR-4) / L9 (PP) / L10 (RO4350B)
Rezilta tès aktyèl yo: Simetrik anpile ka diminye deformation apre sikilasyon tèmik soti nan 1.2% nan 0.5%.