5G tayanch stantsiyalari, 77 gigagertsli millimetrli to'lqinli radar, sun'iy yo'ldosh aloqasi va boshqalar kabi yuqori chastotali ilovalarda Rogers + fr4 gibrid RF ishlashi va xarajatlarni nazorat qilishni muvozanatlashtiradigan sanoat standart echimiga aylandi. Rogers-dan faqat yuqori chastotali signal qatlamida va fr4-dan boshqa qatlamlarda foydalanish orqali moddiy xarajatlarni 30% -70% kamaytirish mumkin. Ammo aralash presslash shunchaki materialni yig'ish masalasi emas va ikkala material o'rtasidagi fizik xususiyatlardagi farqlar tufayli yuzaga keladigan jarayon qiyinchiliklari uni yuqori chastotali pcb ning texnik kuchini o'lchash uchun "toshli tosh" qiladi.ishlab chiqaruvchilar.
1, aralash bosim jarayonining qiyinligi qanday? To'rtta asosiy texnologik to'siqlar
1.1 CTE nomuvofiqligi - delaminatsiya va egrilikning asosiy sababi
Issiqlik kengayish koeffitsientidagi farq (CTE) aralash siqish jarayonidagi asosiy ziddiyat bo'lib, aralash siqish plitasining ishonchliligining yuqori chegarasini bevosita belgilaydi:
| Material turi | Z-o'qi CTE (ppm/daraja C) | X/Y-oʻqi CTE (ppm/daraja C) | Tg (daraja) |
|---|---|---|---|
| Standart fr4 | 50~70 | 12~16 | 130~140 |
| Yuqori Tg fr4 | 25~30 | 12~16 | 170 dan katta yoki teng |
| Rogers RO4350B | 32 | 10~12 | >280 |
| Rojers RO4003C | 46 | 11~14 | >280 |
| Rojers RO4835 | 28 | 10~12 | >280 |
| PTFE klassi (RT/duroid 5880) | 200~300 | 50~100 | 327 |
CTE nomuvofiqligi tufayli zanjir uzilishi:
Qatlamlararo delaminatsiya: Qayta oqim bilan lehimlashning eng yuqori harorati 245 - 260 daraja C bo'lsa, ikkita material o'rtasidagi Z o'qi kengayishidagi farq o'nlab mikrometrga yetishi mumkin va oraliq kesish stressi 2-3MPa ga yetishi mumkin. Agar bog'lanish kuchi etarli bo'lmasa, delaminatsiya to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirilishi mumkin
Mis teshiklarining yorilishi: Termik aylanish jarayonida teshik devorida takroriy qisish siqish kuchlanishi to'planadi va qalinligi 20-25 m m bo'lgan mis teshiklari o'rtada mikro yoriqlarga moyil bo'lib, ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladi.
Buzilish deformatsiyasi: assimetrik stacking 1,2-2,5 mm / m gacha egilishi mumkin va PTFE bilan aralashtirilgan 0,1 mm qalinlikdagi FR-4 ning egriligi IPC-6012 standartining 0,75% talabidan ancha oshib, 1,9 sm dan oshishi mumkin.
Empedans bosqichi: signal chizig'i muhitni kesib o'tganda, signalning aks etishiga olib keladigan +7 Ō vaqtinchalik tepalik hosil bo'ladi.
Haqiqiy sinov ma'lumotlari: -40 ° C ~ 85 ° C haroratda termal velosipeddan so'ng, optimallashtirilmagan aralash bosim plitasining delaminatsiya tezligi 12% ga yetishi mumkin va signal barqarorligi keskin 25% ga tushadi.
Tg 1.2 dagi farq tufayli bosish haroratining dilemmasi
Fr4 uchun optimal siqish harorati 170 ~ 185 daraja C bo'lib, uni to'liq o'zaro bog'lash va davolash kerak.
Rogers RO4000 seriyali Tg taxminan 280 daraja C va maqbul harorat mosligiga ega, ammo PTFE materiallari yuqori haroratlarda engil deformatsiyaga moyil.
Dilemma: Haddan tashqari harorat Rojersni deformatsiyaga olib keladi va elim oqimini nazorat qilishni yo'qotadi; Agar harorat juda past bo'lsa, fr4 yarim qotib qolgan qatlam etarli darajada qurimaydi va qatlamlararo yopishish etarli bo'lmaydi.
1.3 Dielektrik doimiy mos kelmasligi - impedansning uzilish muammosi
Rogers RO4350B: Dk≈3,48,Df≈ 0,0037@10GHz
Standart FR-4: Dk ≈ 4,2~4,8, Df ≈ 0,018~ 0,025@10 GHz
Xuddi shu chiziq kengligi ostida, signal Rogersdan fr4 hududiga o'tganda, impedans ofset bir necha ohmga yetishi mumkin. Yuqori chastotali signal liniyalarining oʻzaro qatlamli almashinuvi signalning jiddiy aks etishiga va kiritish yoʻqotilishining yomonlashishiga olib kelishi mumkin.
1.4 PTFE materiali juda past sirt energiyasiga ega - bogʻlanish kuchiga ega emas
PTFE asosidagi Rogers materiallarining sirt energiyasi atigi 18-20 mN/m (fr4 taxminan 40-50 mN/m) ni tashkil qiladi va ularning tabiiy hidrofobikligi va kimyoviy inertligi quyidagilarga olib keladi:
Mis folga va yarim qattiq qatlamga yomon yopishadi
Faollashtirilmaganda, interfaal qobiqning kuchi fr4 qatlamlari orasidagidan ancha past bo'ladi
Termal zarba ostida u teshiklarda delaminatsiyaga, yorilishga va misning ajralishiga moyil bo'ladi.
2, Rogers+fr4 ni qanday qilib yaxshi bosish mumkin? To'liq jarayon texnologiyasi yechimi
1-qadam: Materialni tanlash - Manbadan CTE bo'shlig'ini qisqartirish
Afzal "aralashuvchi" Rogers materiali:
Afzal RO4000 seriyalari: RO4350B, RO4003C, RO4835 fr4 bilan aralashtirish uchun maxsus moʻljallangan, X/Y oʻqi CTE 10-14 ppm/dak. C, FR-4 ning 12-16 ppm/daraja C ga yaqin.
Keramika plomba uchun optimal yechim: RO4835 ning Z{0}}oʻqi CTE 28 ppm/dara C ni tashkil qiladi, bu esa yuqori Tg fr4 (25 ppm/dara C) bilan farqni 10% gacha kamaytiradi va termal stressning mos kelmasligi xavfini kamaytiradi.
PTFE materialidan ehtiyotkorlik bilan foydalanish kerak: Agar RT/duroid 5880 kabi PTFE substratlaridan foydalanish zarur bo'lsa, RO4350B CTE bosqichma-bosqich gradientini hosil qilish uchun har ikki tomondan o'tish qatlami sifatida sozlanishi kerak.
fr4 yuqori Tg materialiga yangilanishi kerak:
Tg 170 darajadan yuqori yoki unga teng bo'lgan past CTE fr4 dan foydalangan holda Z-o'qi CTE ni 25-30 ppm/daqiqaga optimallashtirish mumkin.
Aralash siqilish uchun oddiy Tg=130~140 daraja C FR-4 dan foydalanish taqiqlanadi, chunki termal aylanishning ishonchliligi kafolatlanmaydi.
2-qadam: stacking dizayn - Simmetriya temir qonunidir
100% nosimmetrik ko'zgu stackingni tatbiq etish burishishni nazorat qilishning eng samarali usuli hisoblanadi:
Yuqori va pastki dielektrik qatlamlarning material turi, qalinligi, mis qalinligi va PP modeli butunlay simmetrik bo'lishi kerak, PCB markaziy qatlami simmetriya o'qi sifatida.
Yuqori chastotali{0}}qatlamlar nosimmetrik tarzda juft bo'lib joylashishi kerak va bir tomondan yuqori chastotali substratning faqat bitta qatlamini joylashtirish qat'iyan man etiladi.
Odatda 6 qatlamli aralash bosimli tuzilma misoli:
MatnL1: RO4350B (yuqori{2}}chastotali signal qatlami) L2: PP (RO4450F) L3: yuqori Tg fr4 (shakllanish) L4: yuqori Tg fr4 (quvvat qatlami) L5: yuqori Tg fr4 (shakllanish) L6: PP (RO4450F) L7: PP (RO4450F) L7: (RO4450F) L7: (RO5} signal darajasi{5}qugh) ← L1 bilan oyna simmetriyasi
Odatda 10 qatlamli struktura: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)
Haqiqiy sinov natijalari: Nosimmetrik stacking termal tsikldan keyin burilishni 1,2% dan 0,5% gacha kamaytirishi mumkin.