Bei der Produktion von Rogers-Hochfrequenzplatinen sind Abweichungen in der Laminierungsausrichtung und Materialschrumpfung die Hauptengpässe, die die Ausbeute einschränken und die HF-Leistung beeinträchtigen, insbesondere bei Rogers+FR-4-Hybridstrukturen, bei denen die Schwierigkeit, dieses Problem zu kontrollieren, exponentiell zunimmt.
Die grundlegenden Ursachen der beiden Kernprobleme
Die drei Hauptursachen für Inflations- und Schrumpfungsprobleme
CTE-Fehlanpassung: Der CTE der Z--Achse von gewöhnlichem FR-4 beträgt 50-70 ppm/Grad, während der Z-Achsen-CTE von Rogers-Materialien auf PTFE-Basis 200–300 ppm/Grad erreichen kann. Der Unterschied im CTE in der Ebene zwischen RO4350B und FR-4 kann auch 50 ppm/Grad erreichen. Die Schrumpfungsamplitude beim Kompressions- und Reflow-Löten ist unterschiedlich, was direkt zu Größenabweichungen, Spannungskonzentrationen zwischen den Schichten und starkem Delaminationsverzug führt.
Akkumulation von Prozessverformungen: Während des Kompressionsprozesses fließt und verfestigt sich das Harz der halbgehärteten Platte (PP), was zu einer Kompression in X/Y-Richtung von 0,08 % -0,12 % führt; Nach dem Ätzen der inneren Kupferfolie wird die Walzspannung abgebaut. Wenn die Kupferdicke größer oder gleich 2 Unzen ist, wird der Verformungseffekt weiter verstärkt und die Abweichung der mehrschichtigen Platine wird nach der Anhäufung Schicht für Schicht leicht überschritten.
Materialanisotropie: Rogers-Hochfrequenzplatten werden durch die Richtung des Glasfaserwebens und des Harzflusses beeinflusst, und es gibt natürliche Unterschiede in den Ausdehnungs- und Kontraktionskoeffizienten in X-/Y-Richtung. Der maximale Unterschied in der Ausdehnung und Kontraktion zwischen der Platinenkante und dem Platinenkern kann 0,03 % erreichen, und die herkömmliche einheitliche Skalierungskompensation kann solche nichtlinearen Verformungen überhaupt nicht abdecken.
2. Kernschwierigkeiten bei der laminierten Ausrichtung
Die Versatztoleranz zwischen den Schichten gewöhnlicher Mehrschichtplatinen beträgt ± 75 μm bis 125 μm, während Hochfrequenzplatinen eine Steuerung innerhalb von ± 50 μm erfordern und High-End-HDI-Hochfrequenzplatinen sogar ± 25 μm erfordern. Die asynchrone Ausdehnung und Kontraktion verschiedener Materialien sowie die Anhäufung von Verformungen in mehrschichtigen Strukturen können leicht zu einer Verschiebung des Musters zwischen den Schichten und einer Fehlausrichtung der Löcher führen, was letztendlich zu Signalübertragungsstörungen, Impedanzdiskontinuitäten, internen Kurzschlussabweichungen beim Bohren und anderen Ausschussproblemen führt.
Gezieltes Lösungssystem
1. Vormaterial- und Stapeloptimierung
Symmetrisches Stapeldesign: Stellen Sie sicher, dass das gesamte Brett symmetrisch um die Mittelschicht verteilt ist, um Verwerfungen und einseitige Verformungen durch asymmetrische Strukturen von der Wurzel aus zu vermeiden.
Fügen Sie eine Übergangspufferschicht hinzu: Fügen Sie mit Keramik gefülltes PP und andere Übergangsmaterialien zwischen Rogers und FR-4 ein, um den Übergang von CTE-Änderungen zu glätten, wodurch die Spannung zwischen den Schichten um mehr als 60 % reduziert werden kann. Wählen Sie gleichzeitig eine spezielle halbgehärtete Platte aus, die mit beiden Substraten kompatibel ist, um den Grenzflächenverschmelzungseffekt zu verbessern.
Materialvorbehandlung: Vor der Komprimierung wird das Rogers-Substrat bei 80 Grad/4 Stunden vakuumgetrocknet, und das PTFE-Substrat wird zusätzlich oberflächenaktiviert, um Feuchtigkeit vollständig zu entfernen, die Haftung mit PP-Platten zu verbessern und Verformungen durch Feuchtigkeitsaufnahme während der nachfolgenden Verarbeitung zu vermeiden.
2. Präzise Kompensationstechnologie für Preisschwankungen
Erstellen eines dynamischen Kompensationsmodells: Verzicht auf die traditionelle lineare Skalierung mit einem Wert, Erstellen unabhängiger Expansions- und Kontraktionsdatenbanken für verschiedene Materialmodelle, Plattendicken und Schichten, unabhängiges Festlegen von Kompensationskoeffizienten in X/Y-Richtung und Unterteilen der gesamten Platte in mehrere Gitterbereiche mit der Plattenmitte als Ursprung für die differenzierte Kompensation, Anpassung an die Verformungsunterschiede zwischen den Plattenkanten und der Plattenmitte.
Segmentierte Modellierung der Prozesskette: Für die Verformungsmechanismen der drei Kernprozesse nach Innenschichtätzen, Pressen und Bohren werden die entsprechenden Verformungsgrößen separat berechnet. Die Expansions- und Kontraktionsdaten jeder Stufe werden in das Vorkompensationssystem einbezogen, um die Anhäufung von Verformungen Schicht für Schicht zu vermeiden.
Iterative Kalibrierung der Daten der ersten Platine: Richten Sie Expansions- und Kontraktionstestziele und Zwischenschichtausrichtungsringe an der inneren Prozesskante ein, messen Sie die Zielversatzdaten nach dem Pressen der ersten Platine und verwenden Sie sie als Kompensationswert vor der Freigabe für die nachfolgende Serienproduktion, um die Kompensationsgenauigkeit kontinuierlich zu iterieren und zu optimieren.
3. Hochpräziser Laminierungsausrichtungsprozess
Upgrade-Positionierungssystem: Für Hochfrequenzplatinen mit mehr als 20 Schichten wird anstelle der herkömmlichen Positionierung mit zwei Pins eine Vier-Schlitz-Positionierung (Pin Lam) + Heißschmelz-/Nieten-Verbundpositionierung verwendet, wodurch die grundlegende Ausrichtungsgenauigkeit innerhalb von ± 25 μm gesteuert wird.
Schrittweiser Erwärmungs- und Druckklebeprozess: Mithilfe einer segmentierten Erwärmungs- und Druckanstiegskurve ermöglicht der Abschnitt mit niedriger{0}}Temperatur, dass das Harz vollständig fließt und die Lücken füllt, und der Abschnitt mit hoher Temperatur vervollständigt die Vernetzung und Aushärtung, wodurch lokale Verformungen durch schnelles Erhitzen und Verlust der Kontrolle des Klebstoffflusses vermieden werden; Nachdem die Kompression abgeschlossen ist, kühlen Sie es unter Druck langsam auf Raumtemperatur ab und pressen Sie es dann mehr als 2 Stunden lang kalt, um die Restspannung zwischen den Schichten vollständig abzubauen.
LDI-Laser-Direktbelichtung: Durch den Ersatz herkömmlicher Filmbelichtung durch LDI-Geräte werden die Ausdehnungs- und Kontraktionsfehler des Films selbst vollständig eliminiert, mit einer Belichtungsgenauigkeit von ± 0,005 mm. Gleichzeitig kann das Gerät die Ausdehnungs- und Kontraktionswerte in Echtzeit auf der Grundlage der Positionierungslöcher an der Platinenkante berechnen und automatisch eine adaptive Dehnungskompensation für die Grafiken durchführen.
4. Vollständige Prozesserkennung und geschlossene -Loop-Steuerung
Nach der Komprimierung wird die Übereinstimmung zwischen Bohrloch und Lötpad zu 100 % durch Röntgengeräte überprüft, um sicherzustellen, dass die Ausrichtungsabweichung zwischen den Schichten innerhalb von ± 50 μm liegt.
Führen Sie eine vollständige Impedanzprüfung der Hauptsignalschicht durch, um zu überprüfen, ob die Dickenabweichung des Mediums innerhalb eines kontrollierbaren Bereichs liegt, und um Impedanzabweichungen zu vermeiden, die durch eine Fehlausrichtung der Laminierung verursacht werden.
Führen Sie am fertigen Produkt einen 100-prozentigen Schälfestigkeitstest durch, um sicherzustellen, dass die Verbindungskraft zwischen den Schichten größer oder gleich 1,2 kN/m ist, und überprüfen Sie die Stabilität des Laminierprozesses unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit.