W produkcji płytek wysokiej-częstotliwości Rogers odchyłki ułożenia warstw i skurcz materiału to główne wąskie gardła ograniczające wydajność i wpływające na wydajność RF, szczególnie w strukturach hybrydowych Rogers+FR-4, gdzie trudność kontrolowania tego problemu wzrasta wykładniczo.
Podstawowe przyczyny dwóch podstawowych problemów
Trzy podstawowe przyczyny problemów związanych z inflacją i kurczeniem się
Niedopasowanie CTE: CTE na osi Z-zwykłego FR-4 wynosi 50-70 ppm/stopień, podczas gdy CTE na osi Z materiałów Rogers na bazie PTFE może osiągnąć 200-300 ppm/stopień. Różnica w CTE w płaszczyźnie pomiędzy RO4350B i FR-4 może również osiągnąć 50 ppm/stopień. Amplituda skurczu podczas lutowania kompresyjnego i rozpływowego jest różna, co bezpośrednio powoduje odchylenie wielkości, koncentrację naprężeń międzywarstwowych i poważne wypaczenie rozwarstwienia.
Akumulacja odkształceń procesowych: Podczas procesu ściskania półutwardzona żywica arkuszowa (PP) płynie i twardnieje, co powoduje ściskanie w kierunku X/Y wynoszące 0,08% -0,12%; Po wytrawieniu wewnętrznej folii miedzianej naprężenia walcowania zostają uwolnione. Gdy grubość miedzi jest większa lub równa 2 uncje, efekt odkształcenia zostanie dodatkowo wzmocniony, a odchylenie płyty wielowarstwowej można łatwo przekroczyć po nagromadzeniu warstwa po warstwie.
Anizotropia materiału: na arkusz-wysokiej częstotliwości Rogersa wpływa kierunek tkania włókna szklanego i przepływu żywicy, występują też naturalne różnice we współczynnikach rozszerzania i kurczenia w kierunku X/Y. Maksymalna różnica w rozszerzaniu i kurczeniu pomiędzy krawędzią płyty a rdzeniem płyty może sięgać 0,03%, a tradycyjna ujednolicona kompensacja skalowania w ogóle nie jest w stanie pokryć takich nieliniowych odkształceń.
2. Podstawowe trudności w układaniu warstw laminowanych
Tolerancja przesunięcia międzywarstwowego zwykłych płyt- wielowarstwowych wynosi ± 75 μm 125 μm, podczas gdy płyty-o wysokiej częstotliwości wymagają kontroli w zakresie ± 50 μm, a wysokiej klasy płytki-HDI-wysokiej częstotliwości wymagają nawet ± 25 μm. Asynchroniczne rozszerzanie i kurczenie się różnych materiałów, a także akumulacja odkształceń w strukturach wielowarstwowych-może łatwo prowadzić do przemieszczenia wzoru międzywarstwowego i niewspółosiowości otworów, co ostatecznie powoduje zniekształcenie transmisji sygnału, nieciągłość impedancji, wewnętrzne odchylenia od krótkich otworów wiertniczych i inne problemy.
Ukierunkowany system rozwiązań
1. Optymalizacja materiału wstępnego i układania w stosy
Symetryczny projekt układania: Upewnij się, że cała deska jest symetrycznie rozmieszczona wokół warstwy środkowej, unikając wypaczeń i jednostronnych deformacji spowodowanych asymetrycznymi strukturami począwszy od nasady.
Dodaj warstwę buforu przejściowego: Włóż PP wypełniony ceramiką i inne materiały przejściowe pomiędzy Rogers i FR-4, aby wygładzić przejście zmian CTE, co może zmniejszyć naprężenia międzywarstwowe o ponad 60%. Jednocześnie wybierz specjalny półutwardzony arkusz kompatybilny z obydwoma podłożami, aby poprawić efekt stopienia interfejsu.
Wstępna obróbka materiału: Przed prasowaniem podłoże Rogers jest suszone próżniowo w temperaturze 80 stopni / 4 godziny, a podłoże PTFE jest dodatkowo aktywowane powierzchniowo w celu całkowitego usunięcia wilgoci, poprawy przyczepności do arkuszy PP i uniknięcia odkształceń związanych z absorpcją wilgoci podczas późniejszej obróbki.
2. Precyzyjna technologia kompensacji wahań cen
Ustanowienie modelu dynamicznej kompensacji: porzucenie tradycyjnego skalowania liniowego o pojedynczej wartości, utworzenie niezależnych baz danych rozszerzania i kurczenia się dla różnych modeli materiałów, grubości płyt i warstw, niezależne ustawienie współczynników kompensacji w kierunkach X/Y i podzielenie całej płyty na wiele obszarów siatki, ze środkiem płyty jako początkiem zróżnicowanej kompensacji, dostosowując się do różnic odkształceń pomiędzy krawędziami płyty a środkiem płyty.
Segmentowe modelowanie łańcucha procesu: Dla mechanizmów deformacji trzech podstawowych procesów po trawieniu, prasowaniu i wierceniu warstwy wewnętrznej odpowiednie zmienne deformacji są obliczane oddzielnie. Dane dotyczące rozszerzania i kurczenia się każdego etapu są uwzględniane w systemie wstępnej kompensacji, aby uniknąć gromadzenia się deformacji warstwa po warstwie.
Kalibracja iteracyjna danych pierwszej płytki: skonfiguruj cele testowe rozszerzania i kurczenia oraz pierścienie wyrównujące międzywarstwowe na wewnętrznej krawędzi procesu, zmierz dane przesunięcia docelowego po naciśnięciu pierwszej płyty i użyj ich jako wartości kompensacji przed wydaniem dla kolejnej produkcji seryjnej, aby stale powtarzać i optymalizować dokładność kompensacji.
3. Proces wyrównywania laminowania o wysokiej precyzji
Ulepszony system pozycjonowania: w przypadku płytek-o wysokiej częstotliwości składających się z ponad 20 warstw, zamiast tradycyjnego pozycjonowania z dwoma pinami stosowana jest metoda pozycjonowania z czterema szczelinami (Pin Lam) + kompozyt topliwy/nit, co pozwala kontrolować podstawową dokładność wyrównania w zakresie ± 25 μm.
Krok po kroku proces nagrzewania i łączenia ciśnieniowego: przy zastosowaniu segmentowej krzywej nagrzewania i wzrostu ciśnienia,-sekcja niskotemperaturowa pozwala żywicy na pełne spłynięcie i wypełnienie szczelin, a sekcja-wysokotemperaturowa kończy sieciowanie-i utwardzanie, unikając miejscowego odkształcenia spowodowanego szybkim nagrzewaniem i utratą kontroli przepływu kleju; Po zakończeniu prasowania powoli schładzaj go do temperatury pokojowej pod ciśnieniem, a następnie prasowaj na zimno przez ponad 2 godziny, aby całkowicie uwolnić naprężenia szczątkowe pomiędzy warstwami.
Bezpośrednie obrazowanie laserowe LDI: Zastąpienie tradycyjnego naświetlania kliszy sprzętem LDI całkowicie eliminuje błędy rozszerzania i kurczenia się samej kliszy, z dokładnością naświetlania ± 0,005 mm. Jednocześnie sprzęt może obliczyć wartości rozszerzania i kurczenia się w czasie rzeczywistym-na podstawie otworów pozycjonujących na krawędzi płyty i automatycznie przeprowadzać adaptacyjną kompensację rozciągania grafiki.
4. Pełne wykrywanie procesów i kontrola-pętli zamkniętej
Po sprasowaniu zgodność między otworem a płytką lutowniczą jest w 100% sprawdzana za pomocą sprzętu-rentgenowskiego, aby zapewnić kontrolowanie odchyłek wyrównania międzywarstwowego w zakresie ± 50 μm.
Wykonaj pełną kontrolę impedancji na kluczowej warstwie sygnału, aby sprawdzić, czy odchylenie grubości nośnika mieści się w kontrolowanym zakresie i uniknąć odchyleń impedancji spowodowanych niewspółosiowością laminowania.
Przeprowadź 100% test wytrzymałości na odrywanie gotowego produktu, aby upewnić się, że siła wiązania międzywarstwowego jest większa lub równa 1,2 kN/m, i sprawdź stabilność procesu laminowania z punktu widzenia niezawodności.