При производстве высокочастотных-плат Rogers отклонения от выравнивания ламината и усадка материала являются основными узкими местами, которые ограничивают производительность и влияют на радиочастотные характеристики, особенно в гибридных структурах Rogers+FR-4, где сложность контроля этой проблемы возрастает в геометрической прогрессии.
Фундаментальные причины двух основных проблем
Три основные причины проблем инфляции и сокращения экономики
Несоответствие КТР: КТР по оси Z- обычного FR-4 составляет 50-70 ppm/градус, тогда как КТР по оси Z материалов Rogers на основе ПТФЭ может достигать 200–300 ppm/градус. Разница в КТР в плоскости между RO4350B и FR-4 также может достигать 50 ppm/градус. Амплитуда усадки при пайке сжатием и оплавлением различна, что непосредственно приводит к отклонению размеров, концентрации межслоевых напряжений и сильному расслоению коробления.
Накопление технологической деформации: в процессе сжатия полуотвержденная листовая смола (ПП) течет и затвердевает, что приводит к сжатию в направлении X/Y на 0,08% -0,12%; После травления внутренней медной фольги напряжение прокатки снимается. Когда толщина меди больше или равна 2 унции, эффект деформации будет еще больше усиливаться, и отклонение многослойной платы легко превысится после накопления слоя за слоем.
Анизотропия материала: на высокочастотный-лист Rogers влияют направление плетения стекловолокна и поток смолы, поэтому существуют естественные различия в коэффициентах расширения и сжатия в направлениях X/Y. Максимальная разница в расширении и сжатии между краем и сердцевиной платы может достигать 0,03%, а традиционная унифицированная компенсация масштабирования вообще не может покрыть такие нелинейные деформации.
2. Основные трудности при выравнивании ламината
Допуск на межслоевое смещение обычных много-плат составляет ± 75–125 мкм, тогда как для высокочастотных плат требуется регулирование в пределах ± 50 мкм, а для высокочастотных-HDI-плат-высокочастотных плат требуется даже ± 25 мкм. Асинхронное расширение и сжатие различных материалов, а также накопление деформации в многослойных структурах могут легко привести к смещению межслойного рисунка и несоосности отверстий, что в конечном итоге приводит к искажению передачи сигнала, разрыву импеданса, внутреннему короткому отклонению сверления и другим проблемам с браком.
Система целевых решений
1. Оптимизация предварительной обработки материала и укладки
Симметричная конструкция штабелирования: убедитесь, что вся доска симметрично распределена вокруг центрального слоя, избегая коробления и односторонней деформации, вызванной асимметричными структурами от корня.
Добавьте переходный буферный слой: вставьте ПП с керамическим наполнителем и другие переходные материалы между Rogers и FR-4, чтобы сгладить переход изменений КТР, что может снизить межслоевое напряжение более чем на 60%. В то же время выберите специальный полуотвержденный лист, совместимый с обеими подложками, чтобы улучшить эффект плавления границы раздела.
Предварительная обработка материала: перед сжатием подложка Rogers высушивается в вакууме при температуре 80 градусов/4 часа, а подложка из ПТФЭ дополнительно активируется поверхностью для полного удаления влаги, улучшения адгезии с листами ПП и предотвращения деформации поглощения влаги во время последующей обработки.
2. Точная технология компенсации колебаний цен.
Создание модели динамической компенсации: отказ от традиционного линейного масштабирования с одним значением, создание независимых баз данных расширения и сжатия для различных моделей материалов, толщин пластин и слоев, установка коэффициентов компенсации независимо в направлениях X/Y и разделение всей пластины на несколько областей сетки с центром пластины в качестве источника для дифференцированной компенсации, адаптация к различиям в деформации между краями пластины и центром пластины.
Сегментированное моделирование технологической цепочки: для механизмов деформации трех основных процессов после травления внутреннего слоя, прессования и сверления соответствующие переменные деформации рассчитываются отдельно. Данные о расширении и сжатии каждого этапа включены в систему предварительной компенсации, чтобы избежать накопления деформации слой за слоем.
Итеративная калибровка данных первой платы: установите мишени для испытаний на расширение и сжатие и межслойные выравнивающие кольца на внутренней технологической кромке, измерьте целевые данные смещения после прессования первой платы и используйте их в качестве значения компенсации перед выпуском для последующего серийного производства для непрерывной итерации и оптимизации точности компенсации.
3. Высокоточный процесс выравнивания ламината.
Модернизация системы позиционирования. Для высокочастотных-плат с более чем 20 слоями вместо традиционного двухконтактного позиционирования используется метод позиционирования с четырьмя пазами (Pin Lam) + термоплавкий/заклепочный метод, обеспечивающий базовую точность выравнивания в пределах ± 25 мкм.
Пошаговый процесс нагрева и склеивания под давлением: при использовании сегментированной кривой нагрева и повышения давления участок с низкой-температурой позволяет смоле полностью растекаться и заполнять зазоры, а участок с высокой-температурой завершает сшивку-и отверждение, избегая локальной деформации, вызванной быстрым нагревом и потерей контроля растекания клея; После завершения сжатия медленно охладите его до комнатной температуры под давлением, а затем выдержите холодное прессование более 2 часов, чтобы полностью снять остаточное напряжение между слоями.
Лазерная прямая визуализация LDI: замена традиционного экспонирования пленки оборудованием LDI полностью устраняет ошибки расширения и сжатия самой пленки с точностью экспонирования ± 0,005 мм. В то же время оборудование может рассчитывать значения расширения и сжатия в реальном-времени на основе позиционирующих отверстий на краю платы и автоматически выполнять адаптивную компенсацию растяжения на графике.
4. Полное обнаружение процесса и замкнутый-управление циклом.
После обжатия совпадение отверстия и площадки припоя 100% проверяется рентгеновским оборудованием, чтобы гарантировать, что отклонение соосности между слоями контролируется в пределах ±50 мкм.
Выполните полную проверку импеданса на ключевом сигнальном слое, чтобы убедиться, что отклонение толщины носителя находится в контролируемом диапазоне, и избежать отклонения импеданса, вызванного несоосностью ламинации.
Проведите 100% испытание на прочность на отслаивание готового изделия, чтобы убедиться, что сила межслойного соединения больше или равна 1,2 кН/м, и проверьте стабильность процесса ламинирования с точки зрения надежности.