ロジャース高周波ボードfr4 は、5G 基地局やミリ波レーダーなどの現在のシナリオで高周波性能とコスト管理のバランスをとるための主流のソリューションです。基板の全体的な材料コストは 30% -50% 削減できますが、混合は無視できない複数のリスクを伴う高度なプロセスです。
混合圧力の実現可能性根拠
現在、業界では成熟した量産事例が多数存在します。主流の Rogers RO4000 シリーズ (RO4350B、RO4003C) 自体は、fr4 と混合するために特別に設計された「混合可能な」材料です。 PCB メーカーはすでに安定した Rogers+fr4 ミキシング処理能力を備えています。
混合圧縮の中核となるロジックは、高周波信号を送信する必要がある RF 層にのみロジャース材料を使用し、他の通常の信号層とグランド層には fr4 を使用することで、低 RF 損失性能を確保しながら基板材料全体のコストを大幅に削減します。{0}
混合圧力の主なリスク
CTE の不一致により層間剥離や反りが発生する
通常の Z- 軸の熱膨張係数fr4熱膨張係数は 50-70 ppm/℃であるのに対し、PTFE ベースの Rogers 材料の Z 軸 CTE は 200 ～ 300 ppm/℃に達することがあります。リフローはんだ付け中の 260 ℃の高温では、両者の膨張の差は数十マイクロメートルに達する可能性があり、結果として生じるせん断応力が層間の剥離、基板表面の反り、さらには内部の銅箔の破れを直接引き起こす可能性があります。
非対称積層ハイブリッド基板の最大反りは 1.2% 以上に達する可能性があり、IPC-6012 規格で要求される 0.75% をはるかに超えています。ひどい場合には、SMT表面実装の部品実装精度に影響を与える可能性があります。
銅の亀裂と信頼性の低下
混合圧力構造の熱サイクル プロセス中に、交互の引張圧縮応力がさまざまな材料層に生成され、そのすべてがスルー ホールの銅壁に集中します。長期間暴露すると、最初に穴の壁に微小亀裂が発生し、最終的には開回路故障につながります。-
業界のテストデータによると、-40 ℃から 85 ℃までの熱サイクルを 100 回繰り返した後、最適化されていない混合圧力プレートの剥離率は 12% に達し、信号の安定性は 25% 急激に低下します。
誘電率の不一致により、インピーダンスの制御が失われる
Rogers RO4350B の誘電率は約 3.48 ですが、通常の fr4 の誘電率は 4.2-4.8 です。高周波信号線が 2 つの誘電体層をまたがって配線されると、インピーダンスのステップ変化が発生し、測定されたインピーダンスのピーク シフトが +7 Ω に達する可能性があり、信号の反射、挿入損失の劣化、RF リンクのパフォーマンスへの損傷を直接引き起こします。
界面の接着力が不十分だと基板の剥離や爆発が発生する
PTFE ベースのロジャース材料の表面エネルギーはわずか 18-20 mN/m であり、自然接着力は非常に劣ります。プラズマ活性化処理を行わず、ロジャース専用粘着シートの代わりに通常のfr4半硬化シートを使用した場合、層間剥離強度が標準要件よりも大幅に低くなり、リフローはんだ付けの高温衝撃により直接積層して爆発しやすくなります。
処理歩留まりが低いため、総合的なコストが上昇する
ハイブリッド ラミネートの総合的な歩留まりは通常 75% ～ 85% にすぎず、純粋な fr4 4 層ラミネートの歩留まり 95% 以上よりもはるかに低くなります。追加の歩留り損失により、材料コストの利点の一部が相殺されます。プロセス管理が適切に行われていない場合、基板がバッチで廃棄される状況さえ発生する可能性があります。
高周波ボード、fr4 PCB