Kärnan i Rogers+FR-4 hybrid hög-högfrekvent PCB är att lösa problem som skevhet, delaminering och impedansförändringar orsakade av skillnader i substratparametrar genom materialmatchning, processoptimering och strukturell design samtidigt som man säkerställer högfrekvent signalprestanda, vilket i slutändan uppnår en balans mellan prestanda och kostnad.
Fyra kärnprocesssvårigheter
CTE-felöverensstämmelse: Z--axelns termiska expansionskoefficient för FR-4 är 50-70 ppm/grad C, medan Rogers RO4000-serien endast är 32-46 ppm/grad C. Expansionsskillnaden under återflödeslödning kan uppgå till tiotals mikrometer, vilket lätt kan orsaka skevhet och delaminering.
Motsägelse i kompressionstemperatur: Den optimala kompressionstemperaturen för FR-4 är 170-185 grader C, medan Tg för Rogers material når 280 grader C. Felaktig temperatur kan leda till otillräcklig härdning av FR-4 eller Rogers mikrodeformation.
Dielektrisk konstant felanpassning: Rogers RO4350B har en dielektricitetskonstant på ungefär 3,48, medan FR-4 har en dielektricitetskonstant på 4,2-4,8. Korsdielektrisk routing kan orsaka impedansstegändringar och försämra signalintegriteten.
Otillräcklig gränssnittsbindningsstyrka: Ytenergin för PTFE-baserade Rogers-material är endast 18-20 mN/m, och mellanskiktets avskalningshållfasthet är mycket lägre än för rena FR-4-plattor när de inte aktiveras, vilket gör dem benägna att delamineras under termisk chock.
Viktig implementeringsplan för hela processen
Materialmatchningsoptimering
Prioritet bör ges till att använda Rogers RO4000-seriens "hybridkompressions"-material, kombinerat med högt Tg FR-4 med Tg större än eller lika med 170 grader C, för att minska CTE-skillnaden till inom 10 %.
Lägg till RO4350B övergångsskikt på båda sidor av PTFE-baserade Rogers-material för att skapa en gradvis fördelning av CTE i Z-riktningen och absorbera termisk stress.
Att överge det vanliga FR-4 halvhärdade arket och använda Rogers 2929 specialiserade självhäftande ark, dielektricitetskonstanten Dk=2.9, dielektrisk förlust tan δ<0.003, and interlayer peel strength increased by more than 57%.
Symmetrisk staplad design
Med användning av det centrala lagret av PCB som symmetriaxel, är helt identiska tjocklek och typ av dielektriska lager anordnade på båda sidor. Till exempel antar 10-lagerskortet en spegelstruktur av "RO4350B/PP/FR-4 × 6/PP/RO4350B".
Den högfrekventa signallinjen går helt och hållet inom Rogers dielektriska skikt, och det är strängt förbjudet att korsa Rogers- och FR-4-regionerna för att undvika impedansmutationer.
Inriktningstoleransen mellan skikten är 0,02-0,03 mm bredare än den för ren FR-4-skiva, anpassad till skillnaden i krympningshastighet mellan de två substraten.
Steg för steg vakuumpressningsprocess
Genom att använda en högvakuumlamineringsmiljö med en trycknivå på 10 ⁻ Torr kontrolleras storleken på mellanskiktsbubblor inom 5 μm, vilket avsevärt minskar risken för delaminering.
Utför en segmenterad stegvärmekurva, minska uppvärmningshastigheten, förläng isoleringstiden i intervallet 170 grader C-180 grader C och låt den halvhärdade FR-4-plåten härda helt samtidigt som man undviker termisk mikrodeformation av Rogers-material.