Rogersschede ad alta frequenzapuò essere combinato con fr4, che è la soluzione tradizionale per bilanciare le prestazioni ad alta frequenza e il controllo dei costi negli scenari attuali come le stazioni base 5G e i radar a onde millimetriche. Il costo complessivo dei materiali della scheda può essere ridotto del 30% -50%, ma il mixaggio è un processo di alto livello con molteplici rischi che non possono essere ignorati.
Base di fattibilità della pressione mista
Al momento, nel settore esiste un gran numero di casi maturi di produzione di massa. Le principali serie Rogers RO4000 (RO4350B, RO4003C) sono esse stesse materiali "miscibili" progettati specificamente per la miscelazione con fr4. I produttori di PCB dispongono già di capacità stabili di elaborazione del mixaggio Rogers+fr4.
La logica fondamentale della compressione mista consiste nell'utilizzare materiali Rogers solo nello strato RF che deve trasmettere segnali ad alta-frequenza, mentre si utilizza fr4 negli altri strati ordinari di segnale e di terra, riducendo significativamente il costo dell'intero materiale della scheda e garantendo allo stesso tempo prestazioni con basse perdite RF.
Il rischio principale della pressione mista
La mancata corrispondenza del CTE provoca delaminazione e deformazione
Il coefficiente di dilatazione termica dell'asse Z-ordinariofr4è 50-70 ppm/grado C, mentre il CTE dell'asse Z dei materiali Rogers a base di PTFE può raggiungere 200-300 ppm/grado C. Ad una temperatura elevata di 260 gradi C durante la saldatura a rifusione, la differenza di espansione tra i due può raggiungere decine di micrometri e lo stress di taglio risultante può causare direttamente la delaminazione dell'interstrato, la deformazione della superficie della scheda e persino la lacerazione della lamina di rame interna.
La deformazione massima del pannello ibrido laminato asimmetrico può raggiungere oltre l'1,2%, superando di gran lunga lo 0,75% richiesto dallo standard IPC-6012. Nei casi più gravi, può influire sulla precisione di montaggio dei componenti del montaggio superficiale SMT.
Cracking del rame e cedimento dell'affidabilità
Durante il processo di ciclaggio termico della struttura a pressione mista, si generano sollecitazioni di trazione/compressione alternate in diversi strati di materiale, tutti concentrati sulle pareti di rame dei fori passanti. Dopo un'esposizione a lungo-termine, sulle pareti del foro appariranno inizialmente microfessure che alla fine porteranno al guasto del circuito aperto.
I dati dei test di settore mostrano che dopo 100 cicli termici da -40 gradi C a 85 gradi C, il tasso di delaminazione delle piastre a pressione mista non ottimizzate può raggiungere il 12% e la stabilità del segnale diminuisce drasticamente del 25%.
La mancata corrispondenza della costante dielettrica porta alla perdita di controllo dell'impedenza
La costante dielettrica del Rogers RO4350B è circa 3,48, mentre la costante dielettrica del normale fr4 è 4,2-4,8. Quando le linee di segnale ad alta frequenza vengono instradate attraverso due strati dielettrici, si verificano cambiamenti del passo di impedenza e lo spostamento del picco di impedenza misurato può raggiungere +7 Ω, causando direttamente la riflessione del segnale, il deterioramento della perdita di inserzione e danni alle prestazioni del collegamento RF.
Un'adesione insufficiente dell'interfaccia porta alla delaminazione e all'esplosione del pannello
L'energia superficiale dei materiali Rogers a base di PTFE è di soli 18-20 mN/m e la loro adesione naturale è estremamente scarsa. Se il trattamento di attivazione al plasma non viene eseguito e vengono utilizzati normali fogli semi-indurenti fr4 al posto dei fogli adesivi specifici Rogers, la resistenza alla pelatura dell'interstrato sarà molto inferiore ai requisiti standard ed è facile stratificare direttamente ed esplodere sotto l'impatto ad alta temperatura della saldatura a rifusione.
La bassa resa di lavorazione fa lievitare i costi complessivi
Il tasso di rendimento complessivo dei laminati ibridi è solitamente solo del 75% -85%, molto inferiore al tasso di rendimento di oltre il 95% per i laminati puri a quattro strati fr4. L’ulteriore perdita di rendimento compenserà alcuni dei vantaggi in termini di costi dei materiali. Se il controllo del processo non è in atto, potrebbe addirittura verificarsi una situazione di scarti batch di pannelli.
schede ad alta frequenza, PCB FR4