Miezul PCB-ului Rogers+FR-4 hibrid de înaltă-frecvență este de a rezolva probleme precum deformarea, delaminarea și modificările de impedanță cauzate de diferențele dintre parametrii substratului prin potrivirea materialelor, optimizarea procesului și designul structural, asigurând în același timp performanța semnalului de înaltă frecvență, realizând în cele din urmă un echilibru între performanță și cost.
Patru dificultăți de bază ale procesului
Nepotrivire CTE: coeficientul de dilatare termică a axei Z- al FR-4 este de 50-70 ppm/grad C, în timp ce seria Rogers RO4000 este de numai 32-46 ppm/grad C. Diferența de expansiune în timpul lipirii prin reflow poate ajunge la zeci de micrometri, ceea ce poate provoca cu ușurință deformarea și delaminarea.
Contradicție în temperatura de compresie: Temperatura optimă de compresie pentru FR-4 este de 170-185 grade C, în timp ce Tg-ul materialului Rogers atinge 280 grade C. Temperatura necorespunzătoare poate duce la întărirea insuficientă a FR-4 sau la microdeformarea Rogers.
Nepotrivire constantă dielectrică: Rogers RO4350B are o constantă dielectrică de aproximativ 3,48, în timp ce FR-4 are o constantă dielectrică de 4,2-4,8. Rutarea dielectrică încrucișată poate provoca modificări ale treptei de impedanță și poate deteriora integritatea semnalului.
Rezistență insuficientă a legăturii interfeței: Energia de suprafață a materialelor Rogers pe bază de PTFE este de numai 18-20 mN/m, iar rezistența la exfoliere a stratului intermediar este mult mai mică decât cea a plăcilor FR-4 pure atunci când nu sunt activate, făcându-le predispuse la delaminare sub șoc termic.
Planul cheie de implementare pentru întregul proces
Optimizarea potrivirii materialelor
Ar trebui să se acorde prioritate utilizării materialelor de „compresie hibridă” din seria Rogers RO4000, combinate cu Tg FR-4 ridicat cu Tg mai mare sau egală cu 170 grade C, pentru a reduce diferența CTE la 10%.
Adăugați straturi de tranziție RO4350B pe ambele părți ale materialelor Rogers pe bază de PTFE pentru a crea o distribuție treptată a CTE în direcția Z și pentru a absorbi stresul termic.
Abandonând foaia obișnuită FR-4 semiîntărită și folosind foaia adezivă specializată Rogers 2929, constanta dielectrică Dk=2.9, pierderea dielectrică tan δ<0.003, and interlayer peel strength increased by more than 57%.
Design stivuit simetric
Folosind stratul central al pcb ca axă de simetrie, pe ambele părți sunt aranjate straturi dielectrice complet identice cu grosimea și tipul. De exemplu, placa cu 10 straturi adoptă o structură în oglindă de „RO4350B/PP/FR-4 × 6/PP/RO4350B”.
Linia de semnal de înaltă-frecvență trece în întregime în stratul dielectric Rogers, iar traversarea regiunilor Rogers și FR-4 este strict interzisă pentru a evita mutațiile de impedanță.
Toleranța de aliniere interstrat este cu 0,02-0,03 mm mai largă decât cea a plăcii FR-4 pur, adaptându-se la diferența de rata de contracție dintre cele două substraturi.
Adoptând un mediu de laminare în vid înalt cu un nivel de presiune de 10 ⁻ Torr, dimensiunea bulelor interstrat este controlată în 5 μm, reducând semnificativ riscul de delaminare.
Executați o curbă de încălzire în trepte segmentate, reduceți rata de încălzire, prelungiți timpul de izolare în intervalul 170 grade C-180 grade C și permiteți foii semi-întărite FR-4 să se întărească complet evitând în același timp microdeformarea termică a materialului Rogers.