Weryfikacja niezawodności cykli termicznych płytek wysokiej-częstotliwości firmy Rogers musi ściśle przestrzegać ekskluzywnych standardów IPC dotyczących płytek wysokiej-częstotliwości. Dzięki znormalizowanym testom zmiennym temperaturom systematycznie ocenia się odporność na zmęczenie cieplne materiałów, konstrukcji i procesów. Podstawowe procesy i kluczowe wymagania są następujące:
Podstawowe standardy odniesienia
Weryfikacja powinna priorytetowo traktować wykorzystanie specyfikacji-płytek wysokiej częstotliwości, obejmujących różne wymagania dotyczące poziomu niezawodności:
IPC-6018D: W wersji 2022 standardu dotyczącego mikrofalowych płytek drukowanych wysokiej częstotliwości dodano wymagania dotyczące określania cykli termicznych warstw HDI, nawierceń wstecznych i mikrootworów przelotowych.
IPC-TM-650 2.6.7: Wyjaśnij zakres temperatur, szybkość zmian temperatury i strukturę liczby cykli na potrzeby testowania naprężeń cieplnych PCB.
MIL-STD-883: rygorystyczny standard walidacji klasy lotniczej z wyższymi wymaganiami dotyczącymi liczby cykli i progu awaryjności.
Aby uzyskać dopasowanie i synchronicznie ocenić niezawodność połączeń lutowanych po montażu, zapoznaj się ze specyfikacją zmęczenia cieplnego połączeń lutowanych IPC-9701A.
Projektowanie podstawowych parametrów planu testów
W odpowiedzi na niską przewodność cieplną podłoża PTFE z materiału Rogers należy optymalizować parametry, aby uniknąć błędnej oceny w konwencjonalnych schematach testowania FR-4:
Zakres temperatur odpowiadający scenariuszom zastosowań
Klasa konsumencka/przemysłowa: -40 stopni ~+85 stopni, co odpowiada scenariuszom stacji bazowej komunikacji 5G
Poziom specyfikacji pojazdu: -40 stopni ~+125 stopni, kompatybilny z radarem fal milimetrowych 77 GHz i modułami ADAS.
Stopień lotniczy: -55 stopni ~+125 stopni, spełniający wymagania sprzętu pokładowego/satelitarnego.
Kontrola kluczowych parametrów procesu
Szybkość zmian temperatury: Ściśle kontrolować w zakresie 10-15 stopni / min, aby uniknąć nagłych zmian naprężeń wewnętrznych podłoża PTFE z powodu wahań temperatury.
Ekstremalny czas izolacji: Zaizoluj końcówki o wysokiej i niskiej temperaturze na 10–30 minut każdy, aby zapewnić całkowicie jednolitą temperaturę wewnętrzną grubej płyty.
Czasy cykli: Klasa przemysłowa, klasa 3 wymaga wartości większej lub równej 500 razy, klasa lotnicza wymaga wartości większej lub równej 1000 razy.
Wielowymiarowy system określania uszkodzeń
Po zakończeniu cyklu termicznego wymagana jest kompleksowa weryfikacja integralności konstrukcji i stabilności parametrów elektrycznych
Określenie uszkodzeń strukturalnych: Kontrola przekroju metalograficznego wykazuje, że propagacja pęknięć miedzi w otworze nie przekracza 20% przekroju-, a powierzchnia styku pola lutowniczego z mikro-otworem pozostaje większa lub równa 50%. Skanowanie SAM potwierdza, że nie ma nowych rozwarstwień międzywarstwowych ani pustych przestrzeni żywicy.
Weryfikacja parametrów elektrycznych: Użyj analizatora sieci, aby ponownie przetestować parametry S, wymagające zmiany tłumienności wtrąceniowej mniejszej lub równej 0,5 dB/100 mm przy 28 GHz, przesunięcia impedancji mniejszego lub równego ± 3% i rezystancji izolacji większej lub równej 100 M Ω (500 V DC).
Ekskluzywna weryfikacja materiału Rogers: Skoncentruj się na sprawdzeniu przyczepności ścian porów w procesie odklejania plazmowego, aby uniknąć przedwczesnego uszkodzenia delaminacji podczas cykli termicznych z powodu niewystarczającej przyczepności miedzi porów.
Optymalizacja przed procesem (poprawa współczynnika pomyślnej walidacji)
Ukierunkowana optymalizacja projektu przed weryfikacją może znacznie zmniejszyć ryzyko awarii cyklu termicznego:
Przyjęcie symetrycznej konstrukcji warstwowej w celu zrównoważenia rozkładu folii miedzianej oraz zmniejszenia wypaczeń i koncentracji naprężeń podczas cykli termicznych.
Priorytetowo należy używać materiałów z serii RO4000 z-osią Z CTE mniejszym lub równym 46 ppm/stopień, aby zmniejszyć różnicę rozszerzalności cieplnej w przypadku folii miedzianej (17 ppm/stopień) i zmniejszyć ryzyko pęknięcia miedzi w otworze PTH.
Przed cyklem na gorąco należy przeprowadzić test czasu rozwarstwiania T-288, aby potwierdzić, że zdolność płyty do zapobiegania rozwarstwianiu jest większa niż 90 minut, i wcześniej odsiać partie o słabej odporności na ciepło.