5G বেস স্টেশন, 77GHz মিলিমিটার ওয়েভ রাডার, স্যাটেলাইট কমিউনিকেশন ইত্যাদির মতো উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, Rogers+fr4 হাইব্রিড একটি ইন্ডাস্ট্রি স্ট্যান্ডার্ড সলিউশন হয়ে উঠেছে যা RF কর্মক্ষমতা এবং খরচ নিয়ন্ত্রণের ভারসাম্য বজায় রাখে। শুধুমাত্র উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল স্তরে রজার্স এবং অন্যান্য স্তরগুলিতে fr4 ব্যবহার করে, উপাদান খরচ 30% -70% কমানো যেতে পারে। কিন্তু মিশ্র চাপ শুধুমাত্র উপাদান স্ট্যাকিং একটি বিষয় নয়, এবং দুটি উপাদানের মধ্যে শারীরিক বৈশিষ্ট্যের পার্থক্য দ্বারা সৃষ্ট প্রক্রিয়া চ্যালেঞ্জগুলি এটিকে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পিসিবি-এর প্রযুক্তিগত শক্তি পরিমাপের জন্য একটি "টাচস্টোন" করে তোলে।নির্মাতারা
1, মিশ্র চাপ প্রক্রিয়ার অসুবিধা কি? চারটি মূল প্রযুক্তিগত বাধা
1.1 CTE অমিল - ডিলামিনেশন এবং ওয়ার্পিংয়ের মূল কারণ
থার্মাল এক্সপেনশন (CTE) এর সহগের পার্থক্য হল মিশ্র সংকোচন প্রক্রিয়ার মৌলিক দ্বন্দ্ব, যা সরাসরি মিশ্র সংকোচন প্লেটের নির্ভরযোগ্যতার উপরের সীমা নির্ধারণ করে:
| উপাদানের ধরন | Z-অক্ষ CTE (ppm/ ডিগ্রি সে.) | X/Y-অক্ষ CTE (ppm/ ডিগ্রি সে.) | টিজি (ডিগ্রী) |
|---|---|---|---|
| স্ট্যান্ডার্ড fr4 | 50~70 | 12~16 | 130~140 |
| উচ্চ Tg fr4 | 25~30 | 12~16 | 170 এর চেয়ে বড় বা সমান |
| রজার্স RO4350B | 32 | 10~12 | >280 |
| রজার্স RO4003C | 46 | 11~14 | >280 |
| রজার্স RO4835 | 28 | 10~12 | >280 |
| PTFE ক্লাস (RT/duroid 5880) | 200~300 | 50~100 | 327 |
CTE অমিলের কারণে চেইন ব্যর্থতা:
ইন্টারলেয়ার ডিলামিনেশন: যখন রিফ্লো সোল্ডারিংয়ের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 245-260 ডিগ্রি সেলসিয়াস হয়, তখন দুটি উপাদানের মধ্যে জেড-অক্ষের প্রসারণের পার্থক্য দশ মাইক্রোমিটারে পৌঁছাতে পারে এবং ইন্টারফেসিয়াল শিয়ার স্ট্রেস 2-3MPa এ পৌঁছাতে পারে। বন্ধন শক্তি অপর্যাপ্ত হলে, delamination সরাসরি বাহিত হতে পারে
তামার গর্তের ফাটল: থার্মাল সাইক্লিংয়ের সময়, বারবার প্রসার্য সংকোচনমূলক চাপ গর্তের দেয়ালে ঘনীভূত হয় এবং 20-25 μm পুরুত্বের তামার গর্তগুলি মাঝখানে মাইক্রোক্র্যাকের প্রবণ থাকে, যা খোলা সার্কিটের দিকে পরিচালিত করে।
ওয়ার্পিং ডিফর্মেশন: অ্যাসিমেট্রিক স্ট্যাকিং 1.2-2.5 মিমি/মি পর্যন্ত ওয়ারপ করতে পারে এবং PTFE এর সাথে মিশ্রিত 0.1 মিমি পুরু FR-4 এর ওয়ার্পিং 1.9 সেমি অতিক্রম করতে পারে, যা IPC-6012 স্ট্যান্ডার্ডের 0.75% প্রয়োজনীয়তা অতিক্রম করে।
প্রতিবন্ধকতা ধাপ: যখন একটি সংকেত লাইন একটি মাধ্যম অতিক্রম করে, তখন একটি +7 Ω ক্ষণস্থায়ী শিখর তৈরি হয়, যার ফলে সংকেত প্রতিফলন ঘটে
প্রকৃত পরীক্ষার ডেটা: -40 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড ~ 85 ডিগ্রি সেলসিয়াসে তাপ সাইক্লিংয়ের পরে, অঅপ্টিমাইজড মিশ্র চাপ প্লেটের ডিলামিনেশন রেট 12% এ পৌঁছাতে পারে এবং সিগন্যালের স্থায়িত্ব 25% দ্বারা তীব্রভাবে কমে যায়।
Tg 1.2-এর পার্থক্যের কারণে চাপের তাপমাত্রার দ্বিধা
fr4 এর জন্য সর্বোত্তম কম্প্রেশন তাপমাত্রা হল 170 ~ 185 ডিগ্রি সেলসিয়াস, এবং এটি সম্পূর্ণভাবে ক্রসলিংক করা এবং নিরাময় করা প্রয়োজন
Rogers RO4000 সিরিজের একটি Tg প্রায় 280 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং গ্রহণযোগ্য তাপমাত্রার সামঞ্জস্য রয়েছে, তবে PTFE উপাদানগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় সামান্য বিকৃতির প্রবণতা রয়েছে
দ্বিধা: অতিরিক্ত তাপমাত্রার কারণে রজার্স বিকৃত হয়ে যায় এবং আঠালো প্রবাহের নিয়ন্ত্রণ হারিয়ে ফেলে; তাপমাত্রা খুব কম হলে, fr4 আধা নিরাময় করা শীট পর্যাপ্তভাবে নিরাময় করবে না এবং ইন্টারলেয়ার আনুগত্য অপর্যাপ্ত হবে
1.3 অস্তরক ধ্রুবক অমিল - প্রতিবন্ধকতা বিচ্ছিন্নতা সমস্যা
Rogers RO4350B:Dk≈3.48,Df≈ 0.0037@10GHz
স্ট্যান্ডার্ড FR-4: Dk ≈ 4.2~4.8, Df ≈ 0.018~ 0.025@10GHz
একই লাইন প্রস্থের অধীনে, যখন সিগন্যালটি রজার্স থেকে fr4 অঞ্চলে অতিক্রম করে, তখন ইম্পিডেন্স অফসেটটি বেশ কয়েকটি ওহম পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল লাইনের ক্রস লেয়ার স্যুইচিং গুরুতর সংকেত প্রতিফলন এবং সন্নিবেশ ক্ষতির অবনতি ঘটাতে পারে।
1.4 PTFE উপাদানে অত্যন্ত কম পৃষ্ঠ শক্তি রয়েছে - বন্ধন শক্তির অন্তর্নিহিত অভাব
PTFE ভিত্তিক রজার্স উপকরণগুলির পৃষ্ঠের শক্তি মাত্র 18-20 mN/m (fr4 প্রায় 40-50 mN/m), এবং তাদের প্রাকৃতিক হাইড্রোফোবিসিটি এবং রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা এর কারণ হয়:
তামার ফয়েল এবং আধা নিরাময় শীট দরিদ্র আনুগত্য
সক্রিয় না হলে, ইন্টারফেসিয়াল খোসার শক্তি fr4 স্তরের তুলনায় অনেক কম
তাপীয় শকের অধীনে, এটি ছিদ্রগুলিতে বিচ্ছিন্নকরণ, ক্র্যাকিং এবং তামার বিচ্ছিন্নতার ঝুঁকিপূর্ণ।
2, কিভাবে Rogers+fr4 ভালভাবে চাপা যায়? সম্পূর্ণ প্রক্রিয়া প্রযুক্তি সমাধান
ধাপ 1: উপাদান নির্বাচন - উৎস থেকে CTE ফাঁক সংকুচিত করা
পছন্দের 'মিশ্রযোগ্য' রজার্স উপাদান:
পছন্দের RO4000 সিরিজ: RO4350B, RO4003C, RO4835 বিশেষভাবে এফআর-4 এর 12-16 পিপিএম/ডিগ্রী সে-এর কাছাকাছি 10-14 পিপিএম/ডিগ্রি C এর X/Y অক্ষ CTE সহ fr4 এর সাথে মিশ্রিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে
সিরামিক ফিলিং এর জন্য সর্বোত্তম সমাধান: RO4835 এর Z-অক্ষ CTE হল 28 পিপিএম/ডিগ্রি সে, যা উচ্চ Tg fr4 (25 ppm/ডিগ্রী C) এর সাথে 10% এর মধ্যে পার্থক্য কমিয়ে দেয় এবং তাপীয় চাপের অমিলের ঝুঁকি কমিয়ে দেয়
PTFE উপাদান সাবধানতার সাথে ব্যবহার করা উচিত: RT/duroid 5880 এর মতো PTFE সাবস্ট্রেট ব্যবহার করার প্রয়োজন হলে, RO4350B একটি CTE ক্রমান্বয়ে গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করার জন্য একটি ট্রানজিশন লেয়ার হিসাবে উভয় পাশে কনফিগার করা উচিত।
fr4 একটি উচ্চ Tg উপাদানে আপগ্রেড করা আবশ্যক:
170 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চেয়ে বেশি বা সমান Tg সহ কম CTE fr4 ব্যবহার করে, Z-অক্ষ CTE 25-30 পিপিএম/ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডে অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে
মিশ্র কম্প্রেশনের জন্য সাধারণ Tg=130~140 ডিগ্রি C FR-4 ব্যবহার করা নিষিদ্ধ, কারণ তাপ সাইকেল চালানোর নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করা যায় না
ধাপ 2: স্ট্যাকিং ডিজাইন - প্রতিসাম্য একটি লৌহ আইন
100% মিরর সিমেট্রিক স্ট্যাকিং প্রয়োগ করা হল ওয়ার্পিং নিয়ন্ত্রণের সবচেয়ে কার্যকর উপায়:
উপরের এবং নীচের অস্তরক স্তরগুলির উপাদানের ধরন, পুরুত্ব, তামার পুরুত্ব এবং পিপি মডেল অবশ্যই সম্পূর্ণ প্রতিসম হতে হবে, যেখানে PCB কেন্দ্র স্তরটি প্রতিসাম্যের অক্ষ হিসাবে থাকবে।
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্তরগুলিকে অবশ্যই প্রতিসাম্যভাবে জোড়ায় সাজাতে হবে, এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সাবস্ট্রেটের একপাশে শুধুমাত্র একটি স্তর স্থাপন করা কঠোরভাবে নিষিদ্ধ
সাধারণ 6-স্তর মিশ্র চাপ গঠন উদাহরণ:
TextL1: RO4350B (উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল স্তর) L2: PP (RO4450F) L3: উচ্চ Tg fr4 (গঠন) L4: উচ্চ Tg fr4 (পাওয়ার স্তর) L5: উচ্চ Tg fr4 (গঠন) L6: PP (RO4450F) L7:{01} RO450F চিহ্ন স্তর) ← L1 এর সাথে মিরর প্রতিসাম্য
সাধারণ 10 স্তর গঠন: L1 (RO4350B)/L2 (PP)/L3-L8 (FR-4)/L9 (PP)/L10 (RO4350B)
প্রকৃত পরীক্ষার ফলাফল: সিমেট্রিকাল স্ট্যাকিং থার্মাল সাইক্লিংয়ের পরে ওয়ারপেজকে 1.2% থেকে 0.5% এর মধ্যে কমাতে পারে।