Podstawową przyczyną 90% problemów wypaczeń płytek wysokiej częstotliwości jest asymetria ułożonej w stos struktury, co zostało wielokrotnie zweryfikowane w branży jako konsensus inżynieryjny.
Podstawowy mechanizm wypaczenia spowodowanego asymetryczną strukturą
Odbicie lustrzane naprężeń jest całkowicie niezrównoważone: lustrzana struktura płyty wysokiej częstotliwości wyśrodkowana na grubości płyty jest uszkodzona, a skurcz termiczny materiałów po obu stronach jest niespójny. Po ochłodzeniu powstaje nierównomierny moment obrotowy, który napędza zginanie powierzchni płyty.
Różnica CTE zostaje wzmocniona: różnica CTE w osi Z pomiędzy materiałami o wysokiej częstotliwości, takimi jak Rogers i folia miedziana, może osiągnąć trzykrotność, a asymetryczna struktura zapobiegnie wzajemnemu znoszeniu naprężeń spowodowanych różnicą rozszerzalności cieplnej.
Pogorszenie się łańcucha wypaczeń: Asymetryczne wypaczenie może dodatkowo prowadzić do nierównej grubości warstwy, odchylenia impedancji wysokiej częstotliwości przekraczającej 10% i bezpośrednio pogorszyć wydajność transmisji sygnału RF.
Najczęstsze błędne przekonanie o asymetrii w projektowaniu płytek wysokiej częstotliwości
Asymetria materiału: w górnej warstwie zastosowano płytkę wysokiej częstotliwości Rogers, a FR-4 jest mieszany w odpowiednim miejscu dolnej warstwy. Właściwości termiczne mediów po obu stronach są całkowicie niedopasowane.
Asymetryczna grubość miedzi: górna warstwa ma grubość miedzi 1 uncja, podczas gdy odpowiednia warstwa na dole ma grubość miedzi zaledwie 0,5 uncji. Różnica naprężeń skurczowych pomiędzy foliami miedzianymi po obu stronach bezpośrednio ciągnie i deformuje powierzchnię płyty.
Asymetryczny rozkład miedzi: Pełna miedź jest obszernie układana na górnej warstwie, podczas gdy w odpowiednim obszarze dolnej warstwy miedź jest prawie nieobecna. Różnica w gęstości miedzi przekracza 30%, a po obróbce termicznej naprężenia są poważnie niezrównoważone.
Nierówne, parzyste warstwy: Wymuszanie stosowania nieparzystych struktur warstwowych nie pozwala na osiągnięcie lustrzanego ułożenia osi środkowej i nie może zrównoważyć naprężeń międzywarstwowych u nasady.
Symetryczne rozwiązanie eliminujące wypaczenia od strony projektu
Pełnowymiarowa symetria lustrzana: nie tylko liczba warstw jest symetryczna, ale odpowiednie położenie materiału dielektrycznego, grubość i grubość folii miedzianej są lustrzanie dopasowane w stosunku do centralnej osi płytki.
Obróbka homogenizacyjna folii miedzianej: Różnica w pokryciu folią miedzianą pomiędzy stroną przednią i tylną jest kontrolowana w granicach 10%, a duża powierzchnia litej miedzi służy jako siatka do otwierania okien i uwalniania naprężeń.
Nadaj priorytet równomiernej strukturze warstw: Wszystkie popularne płyty wysokiej częstotliwości przyjmują równą konstrukcję warstw, aby uniknąć asymetrycznego ryzyka ze strony dolnej warstwy konstrukcji.
Przejście dopasowane do CTE: Kiedy miesza się i prasuje materiały o wysokim i niskim współczynniku TG oraz różne rodzaje materiałów o wysokiej częstotliwości, włożenie warstwy przejściowej LCP pochłania ponad 80% naprężeń termicznych.
Branżowe standardy kontroli wypaczeń
Zgodnie ze specyfikacją testową IPC-TM-650 wypaczenie zwykłych płytek wysokiej częstotliwości powinno być mniejsze lub równe 0,5%, precyzyjne płytki RF powinny być ściśle kontrolowane w zakresie mniejszym lub równym 0,3%, a wypaczenie płytek wysokiej częstotliwości klasy samochodowej nie powinno przekraczać 0,4% w środowisku o szerokich temperaturach.