उच्च आवृत्ति बोर्ड मिश्रित दबाव प्रक्रिया की कठिनाई क्या है? रोजर्स+एफआर-4 को अच्छी तरह से कैसे दबाया जा सकता है?

5G बेस स्टेशन, 77GHz मिलीमीटर वेव रडार, उपग्रह संचार आदि जैसे उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में, रोजर्स + fr4 हाइब्रिड एक उद्योग मानक समाधान बन गया है जो आरएफ प्रदर्शन और लागत नियंत्रण को संतुलित करता है। केवल उच्च आवृत्ति सिग्नल परत में रोजर्स और अन्य परतों में fr4 का उपयोग करके, सामग्री लागत को 30% -70% तक कम किया जा सकता है। लेकिन मिश्रित दबाव केवल सामग्री स्टैकिंग का मामला नहीं है, और दो सामग्रियों के बीच भौतिक गुणों में अंतर के कारण आने वाली प्रक्रिया चुनौतियां इसे उच्च आवृत्ति पीसीबी की तकनीकी ताकत को मापने के लिए "टचस्टोन" बनाती हैं।निर्माता।

1, मिश्रित दबाव प्रक्रिया की कठिनाई क्या है? चार प्रमुख तकनीकी बाधाएँ

1.1 सीटीई बेमेल - प्रदूषण और विकृति का मूल कारण
थर्मल विस्तार के गुणांक (सीटीई) में अंतर मिश्रित संपीड़न प्रक्रिया में मूलभूत विरोधाभास है, जो सीधे मिश्रित संपीड़न प्लेट की विश्वसनीयता की ऊपरी सीमा निर्धारित करता है:

सीटीई बेमेल के कारण चेन विफलता:

इंटरलेयर डेलैमिनेशन: जब रिफ्लो सोल्डरिंग का चरम तापमान 245-260 डिग्री सेल्सियस होता है, तो दो सामग्रियों के बीच जेड-अक्ष विस्तार में अंतर दसियों माइक्रोमीटर तक पहुंच सकता है, और इंटरफेशियल कतरनी तनाव 2-3एमपीए तक पहुंच सकता है। यदि बंधन शक्ति अपर्याप्त है, तो प्रदूषण सीधे किया जा सकता है

तांबे के छिद्रों का टूटना: थर्मल साइक्लिंग के दौरान, बार-बार तन्य संपीड़न तनाव छेद की दीवार पर केंद्रित होता है, और 20-25 μ मीटर की मोटाई वाले तांबे के छिद्रों के बीच में माइक्रोक्रैक होने का खतरा होता है, जिससे खुले सर्किट होते हैं।

ताना-बाना विरूपण: असममित स्टैकिंग 1.2-2.5 मिमी/मीटर तक ताना-बाना कर सकती है, और पीटीएफई के साथ मिश्रित 0.1 मिमी मोटी एफआर-4 का ताना-बाना 1.9 सेमी से अधिक हो सकता है, जो आईपीसी-6012 मानक की 0.75% आवश्यकता से कहीं अधिक है।

प्रतिबाधा चरण: जब एक सिग्नल लाइन एक माध्यम को पार करती है, तो एक +7 Ω क्षणिक शिखर उत्पन्न होता है, जिससे सिग्नल प्रतिबिंब होता है

वास्तविक परीक्षण डेटा: -40 डिग्री सेल्सियस ~ 85 डिग्री सेल्सियस पर थर्मल साइकलिंग के बाद, गैर-अनुकूलित मिश्रित दबाव प्लेट की प्रदूषण दर 12% तक पहुंच सकती है, और सिग्नल स्थिरता 25% तक तेजी से गिरती है।

टीजी 1.2 में अंतर के कारण दबाव बढ़ाने वाली तापमान की दुविधा
fr4 के लिए इष्टतम संपीड़न तापमान 170~185 डिग्री सेल्सियस है, और इसे पूरी तरह से क्रॉसलिंक और ठीक करने की आवश्यकता है

रोजर्स RO4000 श्रृंखला का Tg लगभग 280 डिग्री C और स्वीकार्य तापमान अनुकूलता है, लेकिन PTFE सामग्रियों में उच्च तापमान पर मामूली विरूपण होने का खतरा होता है।

दुविधा: अत्यधिक तापमान के कारण रोजर्स विकृत हो जाते हैं और गोंद प्रवाह पर नियंत्रण खो देते हैं; यदि तापमान बहुत कम है, तो FR4 सेमी क्योर शीट पर्याप्त रूप से ठीक नहीं होगी और इंटरलेयर आसंजन अपर्याप्त होगा

1.3 ढांकता हुआ निरंतर बेमेल - प्रतिबाधा असंततता समस्या
रोजर्स RO4350B:Dk≈3.48,Df≈ 0.0037@10GHz

मानक FR-4: Dk ≈ 4.2~4.8, Df ≈ 0.018~ 0.025@10GHz

समान लाइन चौड़ाई के तहत, जब सिग्नल रोजर्स से fr4 क्षेत्र में जाता है, तो प्रतिबाधा ऑफसेट कई ओम तक पहुंच सकता है। उच्च आवृत्ति सिग्नल लाइनों की क्रॉस लेयर स्विचिंग से गंभीर सिग्नल परावर्तन और सम्मिलन हानि की स्थिति खराब हो सकती है।

1.4 पीटीएफई सामग्री में सतह ऊर्जा बेहद कम होती है - बंधन शक्ति की अंतर्निहित कमी होती है
PTFE आधारित रोजर्स सामग्रियों की सतह ऊर्जा केवल 18-20 mN/m (fr4 लगभग 40-50 mN/m) है, और उनकी प्राकृतिक हाइड्रोफोबिसिटी और रासायनिक जड़ता के कारण होता है:

तांबे की पन्नी और अर्ध-ठीक शीट पर खराब आसंजन

जब सक्रिय नहीं किया जाता है, तो इंटरफ़ेशियल छीलने की ताकत fr4 परतों के बीच की तुलना में बहुत कम होती है

थर्मल शॉक के तहत, इसके छिद्रों में प्रदूषण, दरार और तांबे के अलग होने का खतरा होता है

2, रोजर्स+fr4 को अच्छी तरह से कैसे दबाया जा सकता है? पूर्ण प्रक्रिया प्रौद्योगिकी समाधान
चरण 1: सामग्री चयन - स्रोत से सीटीई अंतर को कम करना
पसंदीदा 'मिश्रण योग्य' रोजर्स सामग्री:

पसंदीदा RO4000 श्रृंखला: RO4350B, RO4003C, RO4835 को विशेष रूप से fr4 के साथ मिश्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें 10-14 पीपीएम/डिग्री C का X/Y अक्ष CTE, FR-4 के 12-16 पीपीएम/डिग्री C के करीब है।

सिरेमिक फिलिंग के लिए इष्टतम समाधान: RO4835 का Z{0}}अक्ष CTE 28 पीपीएम/डिग्री C है, जो उच्च Tg fr4 (25 पीपीएम/डिग्री C) के साथ अंतर को 10% के भीतर कम कर देता है, और थर्मल तनाव बेमेल के जोखिम को कम करता है।

PTFE सामग्री का उपयोग सावधानी के साथ किया जाना चाहिए: यदि RT/duroid 5880 जैसे PTFE सब्सट्रेट्स का उपयोग करना आवश्यक है, तो RO4350B को CTE क्रमिक ग्रेडिएंट बनाने के लिए एक संक्रमण परत के रूप में दोनों तरफ कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए।

fr4 को उच्च Tg सामग्री में अपग्रेड किया जाना चाहिए:

170 डिग्री सेल्सियस से अधिक या उसके बराबर टीजी के साथ कम सीटीई एफआर4 का उपयोग करके, जेड -अक्ष सीटीई को 25-30 पीपीएम/डिग्री सेल्सियस तक अनुकूलित किया जा सकता है।

मिश्रित संपीड़न के लिए साधारण Tg=130~140 डिग्री C FR-4 का उपयोग करना निषिद्ध है, क्योंकि थर्मल साइक्लिंग की विश्वसनीयता की गारंटी नहीं दी जा सकती है

चरण 2: स्टैकिंग डिज़ाइन - समरूपता एक लौह नियम है
100% मिरर सममित स्टैकिंग लागू करना वॉरपिंग को नियंत्रित करने का सबसे प्रभावी तरीका है:

ऊपरी और निचली ढांकता हुआ परतों की सामग्री प्रकार, मोटाई, तांबे की मोटाई और पीपी मॉडल पूरी तरह से सममित होना चाहिए, समरूपता की धुरी के रूप में पीसीबी केंद्र परत के साथ

उच्च आवृत्ति परतों को जोड़े में सममित रूप से व्यवस्थित किया जाना चाहिए, और एक तरफ उच्च आवृत्ति सब्सट्रेट की केवल एक परत रखना सख्त वर्जित है

विशिष्ट 6-परत मिश्रित दबाव संरचना उदाहरण:

टेक्स्टL1: RO4350B (उच्च-आवृत्ति सिग्नल परत) L2: PP (RO4450F) L3: उच्च Tg fr4 (गठन) L4: उच्च Tg fr4 (पावर परत) L5: उच्च Tg fr4 (गठन) L6: PP (RO4450F) L7: RO4350B (उच्च-आवृत्ति सिग्नल परत) ← दर्पण समरूपता L1 के साथ
विशिष्ट 10 परत संरचना: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)

वास्तविक परीक्षण परिणाम: सममित स्टैकिंग थर्मल साइक्लिंग के बाद वारपेज को 1.2% से घटाकर 0.5% के भीतर कर सकती है।