Первопричиной 90% проблем коробления высокочастотных плат является асимметрия многослойной конструкции, что неоднократно подтверждалось в отрасли инженерным консенсусом.
Основной механизм деформации, вызванный асимметричной структурой
Зеркальное отображение напряжений полностью разбалансировано: зеркальная структура высокочастотной пластины, центрированная по толщине пластины, нарушена, а термическая усадка материалов с обеих сторон неравномерна. После охлаждения образуется неоднородный крутящий момент, приводящий в движение изгиб поверхности пластины.
Разница в КТР усиливается: разница КТР по оси Z между высокочастотными материалами, такими как Роджерс и медная фольга, может достигать трех раз, а асимметричная структура не позволит напряжению, вызванному этой разницей теплового расширения, компенсировать друг друга.
Ухудшение цепи деформации: асимметричная деформация может дополнительно привести к неравномерной толщине слоя, высокочастотному отклонению импеданса, превышающему 10%, и прямому повреждению характеристик передачи радиочастотного сигнала.
Наиболее распространенное заблуждение об асимметрии при проектировании высокочастотных плат.
Асимметрия материала: для верхнего слоя используется высокочастотная плита Rogers, а FR-4 смешивается в соответствующем положении нижнего слоя. Термические свойства носителей с обеих сторон совершенно не совпадают.
Асимметричная толщина меди: верхний слой имеет толщину меди 1 унцию, тогда как толщина соответствующего нижнего слоя составляет всего 0,5 унции. Разница в усадочном напряжении медной фольги с обеих сторон непосредственно растягивает и деформирует поверхность платы.
Асимметричное распределение меди: твердая медь широко уложена на верхнем слое, тогда как на соответствующем участке нижнего слоя меди почти нет. Разница в плотности меди превышает 30%, а напряжения после термической обработки сильно разбалансированы.
Неравномерные четные слои. Принудительное использование структур с нечетными слоями не может обеспечить зеркальное расположение центральной оси и не может компенсировать межслоевые напряжения у основания.
Симметричное решение для устранения коробления с конца конструкции.
Полная зеркальная симметрия: не только количество слоев симметрично, но и соответствующее положение диэлектрического материала, толщина и толщина медной фольги зеркально согласованы относительно центральной оси платы.
Обработка гомогенизацией медной фольги: разница в покрытии медной фольгой между передней и задней сторонами контролируется в пределах 10%, а большая площадь твердой меди используется в качестве сетки для открытия окон и снятия напряжения.
Отдавайте приоритет равномерной структуре слоев: все основные высокочастотные платы имеют равномерную конструкцию слоев, чтобы избежать асимметричных рисков, связанных с нижним слоем структуры.
Переход, соответствующий CTE: когда высокие и низкие TG и различные типы высокочастотных материалов смешиваются и прессуются, вставка переходного слоя LCP поглощает более 80% термического напряжения.
Отраслевые стандарты контроля коробления
Согласно спецификации испытаний IPC-TM-650, коробление обычных высокочастотных плат должно быть меньше или равно 0,5 %, высокоточные радиочастотные платы должны строго контролироваться в пределах меньше или равно 0,3 %, а коробление высокочастотных плат автомобильного класса не должно превышать 0,4 % в широком диапазоне температур.