Rogérioplacas de alta frequênciapode ser misturado com fr4, que é a solução principal para equilibrar desempenho de alta frequência e controle de custos em cenários atuais, como estações base 5G e radar de ondas milimétricas. O custo geral do material da placa pode ser reduzido em 30% -50%, mas a mixagem é um processo de alta ordem com múltiplos riscos que não podem ser ignorados.
Base de viabilidade de pressão mista
Atualmente, há um grande número de casos maduros de produção em massa na indústria. As principais séries Rogers RO4000 (RO4350B, RO4003C) são materiais "misturáveis" projetados especificamente para mistura com fr4. Os fabricantes de PCB já possuem capacidades estáveis de processamento de mistura Rogers+fr4.
A lógica principal da compressão mista é usar materiais Rogers apenas na camada de RF que precisa transmitir sinais de alta-frequência, enquanto usa fr4 nas outras camadas comuns de sinal e terra, reduzindo significativamente o custo de todo o material da placa e garantindo baixo desempenho de perda de RF.
O principal risco da pressão mista
A incompatibilidade de CTE causa delaminação e empenamento
O coeficiente de expansão térmica do eixo-Z do normalfr4é 50-70 ppm/grau C, enquanto o CTE do eixo Z dos materiais Rogers baseados em PTFE pode atingir 200-300 ppm/grau C. Em uma alta temperatura de 260 graus C durante a soldagem por refluxo, a diferença na expansão entre os dois pode atingir dezenas de micrômetros, e a tensão de cisalhamento resultante pode causar diretamente delaminação entre camadas, empenamento da superfície da placa e até mesmo rasgo da folha de cobre interna.
O empenamento máximo da placa híbrida laminada assimétrica pode atingir mais de 1,2%, excedendo em muito os 0,75% exigidos pela norma IPC-6012. Em casos graves, pode afetar a precisão da montagem dos componentes da montagem em superfície SMT.
Quebra de cobre e falha de confiabilidade
Durante o processo de ciclagem térmica da estrutura de pressão mista, tensões compressivas de tração alternadas são geradas em diferentes camadas de material, todas concentradas nas paredes de cobre dos furos passantes. Após exposição-de longo prazo, microfissuras aparecerão primeiro nas paredes do furo, levando à falha do circuito aberto.
Os dados de testes da indústria mostram que após 100 ciclos térmicos de -40 graus C a 85 graus C, a taxa de delaminação de placas de pressão mista não otimizadas pode chegar a 12% e a estabilidade do sinal cai drasticamente em 25%.
A incompatibilidade da constante dielétrica leva à perda de controle da impedância
A constante dielétrica do Rogers RO4350B é cerca de 3,48, enquanto a constante dielétrica do fr4 comum é 4,2-4,8. Quando linhas de sinal de alta frequência são roteadas através de duas camadas dielétricas, ocorrem mudanças na etapa de impedância e a mudança de pico de impedância medida pode atingir +7 Ω, causando diretamente reflexão do sinal, deterioração da perda de inserção e prejudicando o desempenho do link de RF.
A adesão insuficiente da interface leva à delaminação e explosão da placa
A energia superficial dos materiais Rogers baseados em PTFE é de apenas 18-20 mN/m, e sua adesão natural é extremamente baixa. Se o tratamento de ativação de plasma não for realizado e folhas semicuradas fr4 comuns forem usadas em vez de folhas adesivas específicas de Rogers, a resistência ao descascamento da camada intermediária será muito menor do que os requisitos padrão, e é fácil colocar camadas diretamente e explodir sob o impacto de alta temperatura da soldagem por refluxo.
O baixo rendimento de processamento aumenta custos abrangentes
A taxa de rendimento abrangente de laminados híbridos é geralmente de apenas 75% -85%, muito inferior à taxa de rendimento de mais de 95% para laminados fr4 puros de quatro camadas. A perda adicional de rendimento compensará algumas das vantagens de custo do material. Se o controle do processo não estiver em vigor, pode até haver uma situação de desperdício de placas.
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