De kern van de Rogers+FR-4 hybride hoog-printplaat is het oplossen van problemen zoals kromtrekken, delaminatie en impedantieveranderingen veroorzaakt door verschillen in substraatparameters door middel van materiaalafstemming, procesoptimalisatie en structureel ontwerp, terwijl de hoogfrequente signaalprestaties worden gegarandeerd, waardoor uiteindelijk een evenwicht tussen prestaties en kosten wordt bereikt.
Vier kernprocesproblemen
CTE-mismatch: De thermische uitzettingscoëfficiënt op de Z--as van FR-4 is 50-70 ppm/graad C, terwijl de Rogers RO4000-serie slechts 32-46 ppm/graad C is. Het uitzettingsverschil tijdens reflow-solderen kan tientallen micrometers bedragen, wat gemakkelijk kromtrekken en delaminatie kan veroorzaken.
Tegenstrijdigheid in compressietemperatuur: De optimale compressietemperatuur voor FR-4 is 170-185 graden C, terwijl de Tg van Rogers-materiaal 280 graden C bereikt. Een onjuiste temperatuur kan leiden tot onvoldoende uitharding van FR-4 of Rogers-microvervorming.
Diëlektrische constante komt niet overeen: Rogers RO4350B heeft een diëlektrische constante van ongeveer 3,48, terwijl FR-4 een diëlektrische constante heeft van 4,2-4,8. Cross-diëlektrische routering kan impedantiestapveranderingen veroorzaken en de signaalintegriteit verslechteren.
Onvoldoende grensvlakhechtsterkte: De oppervlakte-energie van op PTFE gebaseerde Rogers-materialen bedraagt slechts 18-20 mN/m, en de afpelsterkte tussen de lagen is veel lager dan die van zuivere FR-4-platen wanneer deze niet zijn geactiveerd, waardoor ze gevoelig zijn voor delaminatie onder thermische schokken.
Sleutelimplementatieplan voor het gehele proces
Optimalisatie van materiaalmatching
Er moet prioriteit worden gegeven aan het gebruik van Rogers RO4000-serie "hybride compressie"-materialen, gecombineerd met hoge Tg FR-4 met Tg groter dan of gelijk aan 170 graden C, om het CTE-verschil tot binnen 10% te verminderen.
Voeg RO4350B-overgangslagen toe aan beide zijden van op PTFE gebaseerde Rogers-materialen om een geleidelijke verdeling van CTE in de Z-richting te creëren en thermische spanning te absorberen.
Het verlaten van de gewone FR-4 semi-uitgeharde plaat en het gebruik van Rogers 2929 gespecialiseerde kleeffolie, de diëlektrische constante Dk=2.9, diëlektrisch verlies tan δ<0.003, and interlayer peel strength increased by more than 57%.
Symmetrisch gestapeld ontwerp
Door de centrale laag van de printplaat als symmetrieas te gebruiken, zijn aan beide zijden volledig identieke diktes en typen diëlektrische lagen aangebracht. Het 10-laags bord heeft bijvoorbeeld een spiegelstructuur van "RO4350B/PP/FR-4 × 6/PP/RO4350B".
De hoogfrequente signaallijn loopt volledig binnen de diëlektrische laag van Rogers en het kruisen van de Rogers- en FR-4-gebieden is ten strengste verboden om impedantiemutaties te voorkomen.
De uitlijningstolerantie tussen de lagen is 0,02-0,03 mm breder dan die van puur FR-4-karton, en past zich aan het verschil in krimpsnelheid tussen de twee substraten aan.
Stap voor stap vacuümpersproces
Door gebruik te maken van een hoogvacuüm lamineeromgeving met een drukniveau van 10 ⁻ Torr, wordt de grootte van de tussenlaagbellen binnen 5 μm geregeld, waardoor het risico op delaminatie aanzienlijk wordt verminderd.
Voer een gesegmenteerde verwarmingscurve uit, verlaag de verwarmingssnelheid, verleng de isolatietijd in het bereik van 170 graden C-180 graden C en laat de FR-4 semi-uitgeharde plaat volledig uitharden terwijl thermische microvervorming van Rogers-materiaal wordt vermeden.