Laminatele hibride de înaltă frecvență necesită un echilibru între transmisia semnalului de-înaltă frecvență, rezistența mecanică și controlul costurilor datorită integrării substraturilor cu caracteristici diferite. Procesul de laminare, ca veriga centrală care determină integritatea sa structurală și performanța electrică, afectează direct performanța produsului. În prezent, procesele principale de laminare a plăcilor cu presiune mixtă de înaltă-frecvență includ în principal trei tipuri: „laminare tradițională prin presare la cald”, „laminare în vid” și „laminare-cu-pas cu pas”. Fiecare dintre cele trei tipuri de procese are propriul accent pe proces, controlul presiunii și temperaturii și scenariile de adaptare. Este necesar să se facă alegeri țintite pe baza combinației de substrat, a numărului de straturi și a cerințelor de performanță ale plăcii de presiune mixtă de înaltă-frecvență.
1, Cerințe speciale pentru procesul de laminare a plăcilor de presiune hibridă de-înaltă frecvență
Contradicția de bază a laminatelor hibride de-înaltă frecvență constă în „diferențele în caracteristicile substratului” -, coeficientul de dilatare termică, temperatura de tranziție sticloasă și conductivitatea termică a diferitelor substraturi variază foarte mult. De exemplu, CTE-ul substraturilor PTFE este mult mai mare decât cel al FR-4. Dacă procesul de laminare nu este controlat corespunzător, pot apărea probleme precum separarea interstraturilor, deformarea și bule; În același timp, transmisia semnalului de înaltă-frecvență necesită „aderență interstrat” extrem de mare și „uniformitate medie”. Distribuția neuniformă a spațiilor interstraturilor sau a adezivilor poate duce la o pierdere crescută a semnalului și poate afecta eficiența transmisiei. Prin urmare, procesul de laminare al laminatelor hibride de înaltă frecvență trebuie să îndeplinească trei cerințe de bază: în primul rând, controlul precis al temperaturii și presiunii pentru a echilibra diferențele de deformare ale diferitelor substraturi; Al doilea este să vă asigurați că nu există bule sau goluri între straturi, asigurând consistența mediului; Al treilea este de a evita degradarea performanței substratului din cauza parametrilor nepotriviți ai procesului.
În contextul acestei cereri, procesele tradiționale de laminare unică nu se mai pot adapta la complexitatea laminatelor hibride de-înaltă frecvență. Diferențele logice dintre diferitele procese de laminare sunt în esență un compromis-între „compatibilitatea substratului”, „stabilitatea performanței” și „eficiența producției”.
2, Comparație a proceselor de laminare hibridă de înaltă-frecvență
Proces tradițional de laminare prin presare la cald: matur și stabil, potrivit pentru combinații convenționale
Procesul tradițional de presare la cald și laminare este una dintre cele mai timpurii aplicații în domeniul plăcilor cu presiune mixtă de-înaltă frecvență. Logica sa de bază este de a aplica o presiune și o temperatură uniforme printr-o „mașină de presare la cald plat” pentru a topi și curge adezivul între substraturi, obținând astfel lipirea interstraturilor. Procesul acestei tehnologii este relativ simplu: mai întâi, stivuiți diferite substraturi în ordine, puneți-le într-o mașină de presare la cald și mențineți-le la o temperatură setată (de obicei ajustată în funcție de Tg a substratului) și presiune pentru o perioadă de timp. După ce adezivul este complet întărit, se răcește și se demolează.
Avantaje: maturitate ridicată a procesului, costuri reduse ale echipamentelor, eficiență ridicată a producției, potrivite pentru plăci de presiune mixtă de-înaltă frecvență, cu diferențe mici în combinațiile de substrat. Datorită sistemului complet de control al presiunii și al temperaturii, este posibilă producerea în masă a plăcilor de presiune mixtă de-înaltă frecvență, cu straturi medii și joase, iar forța de lipire interstrat este stabilă, rezultând o rată de randament ridicată.
Dezavantaj: Compatibilitate slabă cu diferențele dintre caracteristicile substratului. Dacă placa hibridă de-înaltă frecvență conține substraturi cu diferențe mari CTE, modul tradițional de „presiune de temperatură uniformă” de presare la cald poate cauza cu ușurință deformarea substratului din cauza deformării termice inconsistente; Între timp, în timpul procesului de presare la cald, este dificil să eliminați complet aerul dintre substraturi, care pot forma bule minuscule între straturi și pot afecta stabilitatea transmisiei semnalului de-înaltă frecvență.
Scenarii de adaptare: panouri hibride cu frecvență înaltă-de strat joasă până la medie, cu diferențe mici în combinațiile de substrat (cum ar fi FR-4 ca componentă principală și adaptate local cu substraturi cu pierderi reduse), frecvențe de semnal sensibile la costuri și medii (cum ar fi 1-10 GHz), cum ar fi modulele fără fir din electronica de larg consum și senzorii industriali convenționali.
Proces de laminare în vid: control precis al gazului, potrivit pentru substraturi cu cerere mare
Procesul de laminare în vid abordează punctul dureros al „eșapamentului dificil” în presarea la cald tradițională prin introducerea unui „mediu de vid” în timpul procesului de laminare. Prin extragerea aerului din camera de laminare, reduce generarea de bule între substraturi și optimizează eficiența de transmitere a temperaturii și presiunii. Procesul este caracterizat prin plasarea stivei de substrat într-o cameră de laminare în vid, mai întâi aspirarea la o valoare setată a presiunii negative și apoi creșterea treptată a temperaturii și a presiunii pentru a permite adezivului să curgă și să se solidifice într-un mediu fără interferențe de aer. În timpul etapei de răcire, un anumit grad de vid este încă menținut pentru a evita intrarea aerului în stratul intermediar în timpul procesului de răcire.
Avantaje: în primul rând, are un efect de evacuare excelent și o rată a bulelor interstrat extrem de scăzută, ceea ce poate asigura uniformitatea mediului pentru transmisia semnalului de-înaltă frecvență și este potrivit pentru scenarii de-frecvență înaltă peste 10GHz; În al doilea rând, distribuția temperaturii și a presiunii într-un mediu de vid este mai uniformă, ceea ce poate reduce deteriorarea substratului cauzată de neuniformitatea presiunii locale și are o compatibilitate mai puternică cu substraturi fragile sau cu Tg scăzut, cum ar fi PTFE și ceramica; În al treilea rând, se poate adapta plăcilor de presiune mixtă cu mai multe-strat-frecvență înaltă (mai mult de 10 straturi) cu toleranțe mai mici ale grosimii între straturi.
Dezavantaje: Costul investiției în echipament este mai mare decât presarea la cald tradițională, ciclul de producție este mai lung (procesele de extracție în vid și de creștere a presiunii de control al temperaturii necesită un control precis al ritmului), iar cerințele de etanșare pentru camera de vid sunt extrem de mari. Dacă etanșarea eșuează, poate duce cu ușurință la defecte ale lotului. În plus, pentru combinațiile cu diferențe semnificative de CTE între substraturi (cum ar fi PTFE și substraturi metalice), este încă dificil să se elimine complet riscul de deformare doar într-un mediu cu vid și sunt necesare materiale de amortizare suplimentare.
Scenarii de adaptare: panouri hibride de înaltă frecvență, frecvențe înalte ale semnalului (peste 10 GHz), combinații complexe de substrat (cum ar fi PTFE+ceramic+FR-4) și scenarii cu cerințe stricte pentru calitatea interstraturilor, cum ar fi plăcile de antenă ale stației de bază, modulele de navigație prin satelit și substraturile radar cu unde milimetrice în echipamentele de comunicație.
Proces de laminare pas cu pas: control al parametrilor segmentați, adaptat la diferențele extreme de substrat
Procesul de laminare pas{0}}cu-pas cu pas este un proces personalizat pentru „diferențe extreme de substrat”, iar logica sa de bază este „laminarea în etape” - împărțind substraturile plăcilor hibride de-frecvență înaltă în mai multe grupuri în funcție de caracteristicile lor (cum ar fi grupul CTE ridicat, grupul CTE scăzut, mai întâi laminarea unui „subgrup de substrat”, apoi laminarea fragilă a fiecărui „grup de substrat”, apoi laminarea stratificată sub-substraturile împreună prin parametri optimizați de presiune de temperatură, realizând treptat îmbinarea structurii generale. De exemplu, substratul PTFE este mai întâi laminat separat în substraturi secundare (controlat la o temperatură mai scăzută pentru a evita deformarea), apoi substratul FR-4 este laminat cu o foaie semi-întărită într-un alt substrat secundar și, în final, cele două substraturi secundare sunt laminate sub parametri care sunt potriviți pentru caracteristicile ambelor părți.
Avantaje: Compatibilitate puternică cu diferențele de caracteristici ale substratului, capabil să gestioneze combinații greu de adaptat la presarea la cald tradițională și laminarea în vid (cum ar fi PTFE+substrat metalic, ceramică+FR-4+poliimidă); Prin implementarea controlului segmentat al temperaturii și presiunii, proprietățile originale ale fiecărui substrat pot fi protejate maxim, evitând degradarea substratului cauzată de laminarea unică-(cum ar fi fisurarea substraturilor ceramice și abaterea constantei dielectrice PTFE); În același timp, laminarea pas cu pas poate ajusta în mod flexibil parametrii de proces ai fiecărui substrat secundar, facilitând optimizarea performanței pentru zonele locale, cum ar fi zonele de transmisie a semnalului și zonele de suport mecanic.
Dezavantaje: Complexitate ridicată a procesului și cerințe stricte de control pentru procesul de producție (este necesar un control precis al toleranțelor dimensionale ale fiecărui subsubstrat pentru a evita dezalinierea în timpul laminării combinate); Ciclul de producție este lung și costul este ridicat, ceea ce nu este potrivit pentru producția de masă. Este mai folosit pentru plăci de presiune mixte cu frecvență înaltă{-de înaltă-loturi personalizate.
Scenarii de adaptare: diferențe extreme în combinațiile de substrat (cum ar fi amestecarea substraturilor cu CTE ridicat și cu CTE scăzut, amestecarea substraturilor fragile și flexibile), cerințe puternice de personalizare, scenarii high-end cu producție de loturi mici, cum ar fi plăci de comunicații speciale în industria aerospațială, module de diagnosticare de înaltă-frecvență în echipamente medicale și substraturi rezistente la medii industriale dure la electronice dure.
3, Logica de bază a selecției procesului: prioritizarea cerințelor
Selecția procesului de laminare pentru laminate hibride de-înaltă frecvență este, în esență, o clasare prioritară a „cerințelor de performanță, bugetului de cost și scară de producție”:
Dacă costul este prioritizat, iar combinația de substrat este simplă și frecvența semnalului este moderată, laminarea tradițională prin presare la cald este alegerea-eficientă; Dacă performanța este prioritizată, frecvența semnalului este ridicată, iar cerințele de calitate interstrat sunt stricte, chiar dacă costul este ridicat, laminarea în vid este încă o alegere necesară; Dacă se acordă prioritate compatibilității substratului, confruntându-se cu diferențe extreme în combinațiile de substrat și producție personalizată în loturi mici, laminarea pas cu{2}pas este singura soluție fezabilă.
Este de remarcat faptul că în producția efectivă, unii producători vor combina avantajele celor trei tipuri de procese pentru „optimizare mixtă”, cum ar fi mai întâi laminarea grupului de substrat cu cea mai mare diferență în trepte, iar apoi compactarea îmbinării sub-substratului actual printr-un strat de vid pentru a echilibra compatibilitatea și performanța. Întreprinderi precum Shenzhen Zhongyang Circuit, care sunt profund implicate în domeniul pcb-urilor de înaltă frecvență, vor personaliza sau optimiza, de asemenea, procesul de laminare în funcție de nevoile specifice ale clienților (cum ar fi frecvența semnalului, combinația de substrat și scara de producție), asigurându-se că placa hibridă de-înaltă frecvență îndeplinește atât cerințele de performanță electrică, cât și așteptările ciclului de cost și livrare.