روجرزلوحات عالية التردديمكن مزجه مع fr4، وهو الحل السائد لتحقيق التوازن بين أداء التردد العالي والتحكم في التكلفة في السيناريوهات الحالية مثل محطات 5G الأساسية ورادار الموجات المليمترية. يمكن تقليل تكلفة المواد الإجمالية للوح بنسبة 30% -50%، ولكن الخلط هو عملية عالية الترتيب تنطوي على مخاطر متعددة لا يمكن تجاهلها.
أساس جدوى الضغط المختلط
في الوقت الحاضر، هناك عدد كبير من حالات الإنتاج الضخم الناضجة في الصناعة. سلسلة Rogers RO4000 السائدة (RO4350B، RO4003C) هي في حد ذاتها مواد "قابلة للخلط" مصممة خصيصًا للخلط مع fr4. يتمتع مصنعو ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالفعل بقدرات معالجة خلط Rogers+fr4 مستقرة.
يتمثل المنطق الأساسي للضغط المختلط في استخدام مواد روجرز فقط في طبقة التردد اللاسلكي التي تحتاج إلى إرسال إشارات عالية التردد-، بينما يتم استخدام fr4 في طبقات الإشارة العادية والأرضية الأخرى، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة مادة اللوحة بالكامل مع ضمان انخفاض أداء فقدان التردد اللاسلكي.
الخطر الأساسي للضغط المختلط
يؤدي عدم تطابق CTE إلى التصفيح والتزييف
معامل التمدد الحراري للمحور Z-العاديfr4تبلغ 50-70 جزء في المليون/درجة مئوية، بينما يمكن أن يصل معدل CTE للمحور Z لمواد روجرز المستندة إلى PTFE إلى 200-300 جزء في المليون/درجة مئوية. عند درجة حرارة عالية تصل إلى 260 درجة مئوية أثناء لحام إعادة التدفق، يمكن أن يصل الفرق في التمدد بين الاثنين إلى عشرات الميكرومترات، ويمكن أن يتسبب إجهاد القص الناتج بشكل مباشر في تصفيح الطبقات البينية، وتشويه سطح اللوحة، وحتى تمزيق رقائق النحاس الداخلية.
يمكن أن يصل الحد الأقصى لصفحة الالتواء للوح الهجين المصفح غير المتماثل إلى أكثر من 1.2%، وهو ما يتجاوز بكثير نسبة 0.75% التي يتطلبها معيار IPC-6012. في الحالات الشديدة، يمكن أن يؤثر ذلك على دقة تركيب المكونات لتركيب سطح SMT.
تكسير النحاس وفشل الموثوقية
أثناء عملية التدوير الحراري لهيكل الضغط المختلط، يتم توليد ضغوط ضغط الشد المتناوبة في طبقات المواد المختلفة، وكلها تتركز على الجدران النحاسية للثقوب. وبعد التعرض لفترة طويلة-، ستظهر شقوق صغيرة لأول مرة على جدران الثقب، مما يؤدي في النهاية إلى فشل الدائرة المفتوحة.
تظهر بيانات اختبار الصناعة أنه بعد 100 دورة حرارية من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، يمكن أن يصل معدل التصفيح لألواح الضغط المختلط غير المحسنة إلى 12%، وينخفض استقرار الإشارة بشكل حاد بنسبة 25%.
يؤدي عدم تطابق ثابت العزل الكهربائي إلى فقدان التحكم في المعاوقة
يبلغ ثابت العزل الكهربائي لروجرز RO4350B حوالي 3.48، في حين أن ثابت العزل الكهربائي fr4 العادي هو 4.2-4.8. عندما يتم توجيه خطوط الإشارة عالية التردد عبر طبقتين عازلتين، تحدث تغييرات في خطوة المعاوقة، ويمكن أن يصل تحول ذروة المعاوقة المقاسة إلى +7 Ω، مما يتسبب بشكل مباشر في انعكاس الإشارة، وتدهور فقدان الإدخال، والإضرار بأداء رابط التردد اللاسلكي.
يؤدي عدم كفاية التصاق الواجهة إلى انفصال اللوحة وانفجارها
تبلغ الطاقة السطحية لمواد روجرز القائمة على PTFE 18-20 مللي نيوتن/م فقط، كما أن التصاقها الطبيعي ضعيف للغاية. إذا لم يتم إجراء معالجة تنشيط البلازما وتم استخدام صفائح شبه معالجة fr4 عادية بدلاً من صفائح لاصقة محددة من روجرز، فإن قوة تقشير الطبقة البينية ستكون أقل بكثير من المتطلبات القياسية، ومن السهل وضع الطبقة مباشرة والانفجار تحت تأثير درجة الحرارة العالية للحام بإعادة التدفق.
يؤدي انخفاض إنتاجية المعالجة إلى ارتفاع التكاليف الشاملة
معدل العائد الشامل للرقائق الهجينة عادة ما يكون فقط 75% -85%، أقل بكثير من معدل العائد الذي يزيد عن 95% لرقائق fr4 ذات أربع طبقات نقية. سوف تعوض خسارة العائد الإضافية بعض مزايا تكلفة المواد. إذا لم يكن التحكم في العملية موجودًا، فقد تكون هناك حالة من ألواح النفايات المجمعة.
لوحات عالية التردد، fr4 ثنائي الفينيل متعدد الكلور