Rogerstableros de alta frecuenciase puede combinar con fr4, que es la solución principal para equilibrar el rendimiento de alta frecuencia y el control de costos en escenarios actuales como estaciones base 5G y radares de ondas milimétricas. El costo total del material del tablero se puede reducir entre un 30% y un 50%, pero la mezcla es un proceso de alto nivel con múltiples riesgos que no se pueden ignorar.
Bases de viabilidad de la presión mixta.
En la actualidad, existe una gran cantidad de casos maduros de producción en masa en la industria. La serie principal de Rogers RO4000 (RO4350B, RO4003C) son en sí mismos materiales "mezclables" diseñados específicamente para mezclar con fr4. Los fabricantes de PCB ya cuentan con capacidades estables de procesamiento de mezcla Rogers+fr4.
La lógica central de la compresión mixta es usar materiales Rogers solo en la capa de RF que necesita transmitir señales de alta-frecuencia, mientras se usa fr4 en las otras capas de señal y tierra ordinarias, lo que reduce significativamente el costo de todo el material de la placa y al mismo tiempo garantiza un rendimiento con baja pérdida de RF.
El principal riesgo de la presión mixta
La falta de coincidencia del CTE provoca delaminación y deformación
El coeficiente de expansión térmica del eje Z-de ordinariofr4es 50-70 ppm/grado C, mientras que el CTE del eje Z de los materiales Rogers basados en PTFE puede alcanzar 200-300 ppm/grado C. A una temperatura alta de 260 grados C durante la soldadura por reflujo, la diferencia en la expansión entre los dos puede alcanzar decenas de micrómetros, y la tensión de corte resultante puede causar directamente delaminación entre capas, deformación de la superficie de la placa e incluso desgarro de la lámina de cobre interna.
La deformación máxima del tablero híbrido laminado asimétrico puede alcanzar más del 1,2%, superando con creces el 0,75% requerido por el estándar IPC-6012. En casos severos, puede afectar la precisión del montaje de componentes del montaje en superficie SMT.
Agrietamiento del cobre y fallas de confiabilidad.
Durante el proceso de ciclo térmico de la estructura de presión mixta, se generan tensiones de compresión de tracción alternas en diferentes capas de material, todas las cuales se concentran en las paredes de cobre de los orificios pasantes. Después de una exposición prolongada-, primero aparecerán microfisuras en las paredes del orificio, lo que finalmente provocará una falla en el circuito abierto.
Los datos de pruebas de la industria muestran que después de 100 ciclos térmicos de -40 grados C a 85 grados C, la tasa de delaminación de placas de presión mixtas no optimizadas puede alcanzar el 12 % y la estabilidad de la señal cae bruscamente en un 25 %.
La falta de coincidencia de la constante dieléctrica conduce a la pérdida de control de la impedancia
La constante dieléctrica de Rogers RO4350B es aproximadamente 3,48, mientras que la constante dieléctrica del fr4 ordinario es 4,2-4,8. Cuando las líneas de señal de alta frecuencia se enrutan a través de dos capas dieléctricas, se producen cambios de paso de impedancia y el cambio máximo de impedancia medido puede alcanzar +7 Ω, lo que provoca directamente la reflexión de la señal, el deterioro de la pérdida de inserción y el daño al rendimiento del enlace de RF.
Una adhesión insuficiente de la interfaz provoca delaminación y explosión del tablero.
La energía superficial de los materiales Rogers basados en PTFE es de sólo 18-20 mN/m y su adhesión natural es extremadamente pobre. Si no se lleva a cabo el tratamiento de activación por plasma y se utilizan láminas semicuradas fr4 ordinarias en lugar de láminas adhesivas específicas de Rogers, la resistencia al pelado de las capas intermedias será mucho menor que los requisitos estándar y es fácil colocar capas directamente y explotar bajo el impacto de alta temperatura de la soldadura por reflujo.
El bajo rendimiento del procesamiento aumenta los costes integrales
La tasa de rendimiento integral de los laminados híbridos suele ser sólo del 75% al 85%, muy por debajo de la tasa de rendimiento de más del 95% para los laminados de cuatro capas fr4 puro. La pérdida de rendimiento adicional compensará algunas de las ventajas en costos de materiales. Si no se controla el proceso, puede darse incluso una situación de desperdicio de lotes de tableros.
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