Rogersatablice wysokiej częstotliwościmożna mieszać z fr4, który jest głównym rozwiązaniem równoważącym wydajność wysokich częstotliwości i kontrolę kosztów w obecnych scenariuszach, takich jak stacje bazowe 5G i radar fal milimetrowych. Całkowity koszt materiałów płyty można zmniejszyć o 30% -50%, ale mieszanie to proces złożony, obarczony wieloma zagrożeniami, których nie można zignorować.
Podstawa wykonalności ciśnienia mieszanego
Obecnie w branży istnieje wiele dojrzałych przypadków produkcji masowej. Główne serie Rogers RO4000 (RO4350B, RO4003C) same w sobie są materiałami „mieszalnymi”, zaprojektowanymi specjalnie do mieszania z fr4. Producenci płytek PCB mają już stabilne możliwości przetwarzania miksowania Rogers+fr4.
Podstawową logiką kompresji mieszanej jest użycie materiałów Rogers tylko w warstwie RF, która musi przesyłać-sygnały o wysokiej częstotliwości, podczas gdy w pozostałych zwykłych warstwach sygnału i uziemienia stosuje się fr4, co znacznie zmniejsza koszt całego materiału płytki, zapewniając jednocześnie niskie straty w częstotliwości radiowej.
Podstawowe ryzyko związane z presją mieszaną
Niedopasowanie CTE powoduje rozwarstwienie i wypaczenie
Współczynnik rozszerzalności cieplnej osi Z-zwykłejfr4wynosi 50-70 ppm/stopień C, podczas gdy współczynnik CTE na osi Z materiałów Rogers na bazie PTFE może osiągnąć 200-300 ppm/stopień C. W wysokiej temperaturze 260 stopni C podczas lutowania rozpływowego różnica rozszerzalności między nimi może sięgać dziesiątek mikrometrów, a powstałe naprężenie ścinające może bezpośrednio powodować rozwarstwienie międzywarstwowe, wypaczenie powierzchni płytki, a nawet rozdarcie wewnętrznej folii miedzianej.
Maksymalne wypaczenie asymetrycznej laminowanej płyty hybrydowej może osiągnąć ponad 1,2%, znacznie przekraczając 0,75% wymagane przez normę IPC-6012. W poważnych przypadkach może to mieć wpływ na dokładność montażu komponentów w przypadku montażu powierzchniowego SMT.
Pękanie miedzi i awaria niezawodności
Podczas procesu cyklu termicznego konstrukcji o mieszanym ciśnieniu, w różnych warstwach materiału powstają zmienne naprężenia rozciągające i ściskające, z których wszystkie skupiają się na miedzianych ściankach otworów przelotowych. Po-długoterminowym narażeniu na ścianki otworu najpierw pojawią się mikropęknięcia, co ostatecznie doprowadzi do awarii obwodu otwartego.
Dane z testów branżowych pokazują, że po 100 cyklach termicznych od -40 stopni C do 85 stopni C, współczynnik rozwarstwiania niezoptymalizowanych mieszanych płyt dociskowych może osiągnąć 12%, a stabilność sygnału gwałtownie spada o 25%.
Niedopasowanie stałej dielektrycznej prowadzi do utraty kontroli nad impedancją
Stała dielektryczna Rogersa RO4350B wynosi około 3,48, podczas gdy stała dielektryczna zwykłego fr4 wynosi 4,2-4,8. Kiedy linie sygnałowe wysokiej częstotliwości są prowadzone przez dwie warstwy dielektryka, zachodzą skokowe zmiany impedancji, a zmierzone przesunięcie szczytowe impedancji może osiągnąć +7 Ω, co bezpośrednio powoduje odbicie sygnału, pogorszenie tłumienności wtrąceniowej i uszkodzenie łącza RF.
Niewystarczająca przyczepność styku prowadzi do rozwarstwienia i eksplozji płytki
Energia powierzchniowa materiałów Rogers na bazie PTFE wynosi tylko 18-20 mN/m, a ich naturalna przyczepność jest wyjątkowo słaba. Jeśli nie zostanie przeprowadzona obróbka aktywacyjna plazmowa i zamiast arkuszy klejących specyficznych dla Rogers zostaną użyte zwykłe, półutwardzone arkusze fr4, wytrzymałość na odrywanie międzywarstw będzie znacznie niższa niż wymagania standardowe i łatwo jest bezpośrednio nakładać warstwy i eksplodować pod wpływem lutowania rozpływowego w wysokiej temperaturze.
Niska wydajność przetwarzania zwiększa kompleksowe koszty
Całkowita stopa plastyczności laminatów hybrydowych wynosi zwykle tylko 75% -85%, znacznie mniej niż stopa plastyczności ponad 95% dla czterowarstwowych laminatów czystych fr4. Dodatkowa utrata wydajności zrównoważy niektóre korzyści związane z kosztami materiałów. Jeśli nie ma kontroli procesu, może nawet dojść do sytuacji, w której odpady wsadowe są sterylizowane.
płyty wysokiej częstotliwości, PCB fr4