Die RO4350+FR4-Mischdruck-metallisierte Halbloch-Leiterplatte kombiniert die hervorragende Hochfrequenzsignalleistung von RO4350 mit dem Kostenvorteil von FR4 und macht sie zu einer kostengünstigen Mainstream-Lösung in den Bereichen Hochfrequenzkommunikation und Präzisionserkennungsgeräte. Allerdings haben die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften zwischen den beiden Substraten in Kombination mit den besonderen strukturellen Anforderungen metallisierter Halblöcher zu vier Kernschwierigkeiten bei der Herstellung geführt, die gezielte technologische Durchbrüche erfordern, um eine stabile Massenproduktion zu erreichen.
Herausforderung bei der Zwischenschichtverklebung: Durchbruch bei der Kompatibilität zwischen zwei Substraten
Das Harzsystem und der Wärmeausdehnungskoeffizient von RO4350 und FR4 unterscheiden sich erheblich, und die Grenzflächenverschmelzung ist bei direkter Mischung schlecht. Nach dem Abkühlen auf hohe-Temperaturen kann es aufgrund von Spannungsunterschieden zu Delamination und Verformung kommen, was die Hauptursache und Schwierigkeit des Prozesses darstellt.
Optimierung der Materialanpassung: Verzicht auf die gewöhnliche halbgehärtete FR4-Folie und Verwendung der speziellen Klebefolie Rogers 2929, deren Dielektrizitätskonstante Dk=2.9, dielektrischer Verlust tan δ<0.003, and interlayer peel strength can be improved by more than 57%.
Design des Übergangsschichtpuffers: Zwischen RO4350 und FR4 wird eine kompatible Übergangsschicht hinzugefügt, um den CTE allmählich in Z-Richtung zu verteilen, wodurch der CTE-Unterschied zwischen den beiden Substraten auf innerhalb von 10 % reduziert und thermische Spannungen absorbiert werden.
Symmetrische Stapelstruktur: Durch die Verwendung eines Spiegelstapeldesigns mit der PCB-Mittelschicht als Symmetrieachse, wie z. B. der Struktur „RO4350B/PP/FR-4 × 6/PP/RO4350B“, wird die thermische Spannung in mehreren Schichten aufgehoben, wodurch der Verzug nach Temperaturwechsel von 1,2 % auf 0,5 % reduziert wird.
Kontrolle der Dimensionsstabilität: Kontrolle des Risikos eines Genauigkeitsverlusts nach Mischdruckrissen
Die Schrumpfungsraten von RO4350 und FR4 sind nicht synchronisiert, und nach der Abkühlung mit gemischtem Druck neigen sie zu einer Gesamtdehnung oder lokalen Ausbeulungen, was zu einer Verschiebung der Halblochposition führt und sich direkt auf die Genauigkeit der anschließenden Bohrausrichtung auswirkt.
Vorschrumpfvorbehandlung: Vor dem Mischen und Pressen wird eine Vorbackbehandlung an zwei Substraten durchgeführt, um vorab einige innere Spannungen abzubauen und so den Schrumpfungsunterschied nach dem Mischen und Pressen erheblich zu verringern.
Schrittweiser Pressvorgang: Mithilfe einer segmentierten Stufenheizkurve wird die Heizrate von herkömmlichen 3 Grad/Minute auf 1,2 Grad/Minute reduziert. Die Spannung wird ausgeglichen und nach 15–20 Minuten Isolierung auf der 170-Grad-Plattform abgebaut, um Spannungskonzentration und Dimensionsverformung zu vermeiden.
Ebenheitskorrektur nach dem Mischen: Fügen Sie nach dem Mischen Ebenheitserkennungs- und physikalische Korrekturschritte hinzu, um sicherzustellen, dass die Ebenheit des Blechs, das in den Halblochverarbeitungsschritt eintritt, die Genauigkeitsanforderungen von ± 0,1 mm/100 mm erfüllt.
Schwierigkeiten bei der Halblochverarbeitung: Prozessanpassung an differenziertes Substrat
RO4350 hat eine höhere Härte als FR4 und es gibt einen erheblichen Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit und Metallhaftung zwischen den beiden Substraten. Herkömmliche gleichmäßige Prozesse sind anfällig für Probleme wie ungleichmäßige Porengröße, raue Porenwände und ungleichmäßige Beschichtung.
Optimierung der Bohrparameter: Wählen Sie einen Spezialbohrer aus Hartlegierung, der mit zwei Arten von Substrathärten kompatibel ist, reduzieren Sie die Bohrgeschwindigkeit und sorgen Sie für einen sanften Übergang an der Verbindungsstelle von RO4350 und FR4 und vermeiden Sie raue Lochwände, die durch plötzliche Kraftänderungen auf den Bohrer verursacht werden.
Segmentiertes Bohren: Basierend auf dem Unterschied in der chemischen Toleranz zwischen den beiden Substraten werden die Konzentration des Bohrmittels und die Behandlungszeit stufenweise angepasst, um Bohrreste auf der Oberfläche von RO4350 gründlich zu entfernen und übermäßige Korrosion des FR4-Substrats zu vermeiden.
Spezielles Fräsverfahren: Unter Verwendung eines doppelten V--förmigen Schnittpfads wird am Rand des halben Lochs ein Führungsloch hinzugefügt, um überschüssige Kupferhaut im Voraus zu entfernen, und ein Schlitzschneider wird verwendet, um die Geschwindigkeit und Fallgeschwindigkeit zu optimieren und so die Entstehung von Kupferspitzen aus der Quelle zu reduzieren.
Zuverlässigkeitsgarantie der Beschichtung: Verbesserung der Beschichtungsintegrität an der Mischdruckschnittstelle
Die kleinen Lücken an der Mischdruckschnittstelle können leicht zu einer unzureichenden Durchdringung der Galvanisierungslösung führen, was zu Beschichtungslücken, schwacher Haftung und anderen Problemen führt. Langfristiger Gebrauch kann leicht zu Korrosion oder schlechtem Kontakt führen.
Spezielle Schnittstellenaktivierung: Vor dem Galvanisieren werden an der Mischdruckschnittstelle eine Plasmareinigung und eine Aktivierungsbehandlung durchgeführt, um restliche Verunreinigungen zu entfernen und die Haftungsgrundlage der Beschichtung zu verbessern.
Pulsgalvanisierungsprozess: Pulsgalvanisierung wird anstelle der herkömmlichen DC-Galvanik eingesetzt, um das Eindringen der Beschichtungslösung in die Zwischenräume zu verbessern, eine gleichmäßige Beschichtungsdicke an der Innenwand des Halblochs sicherzustellen und die Kupferdicke des Lochs auf 20 μm oder mehr zu stabilisieren.
Entgraten nach der Bearbeitung: Nachdem das Halbloch gebildet wurde, wird es einer alkalischen Ätz- und Mikroätzbehandlung unterzogen, um restliche Kupfergrate vollständig zu entfernen und Probleme wie Überbrückung von Kurzschlüssen und virtuelles Löten beim Schweißen zu vermeiden.