ورقههای هیبریدی با فرکانس بالا به دلیل ادغام زیرلایههایی با ویژگیهای مختلف، به تعادلی بین-انتقال سیگنال فرکانس بالا، استحکام مکانیکی و کنترل هزینه نیاز دارند. فرآیند لمینیت، به عنوان حلقه اصلی تعیین کننده یکپارچگی ساختاری و عملکرد الکتریکی آن، به طور مستقیم بر عملکرد محصول تأثیر می گذارد. در حال حاضر، فرآیندهای لمینیت پلیت فشار مختلط با فرکانس بالا-به طور عمده شامل سه نوع هستند: "لامینیت با فشار گرم سنتی"، "ورقه کاری خلاء"، و "لامینیت گام به گام". هر یک از سه نوع فرآیند تمرکز خاص خود را بر فرآیند، کنترل فشار و دما و سناریوهای سازگاری دارد. لازم است بر اساس ترکیب زیرلایه، تعداد لایهها و الزامات عملکرد صفحه فشار مخلوط با فرکانس بالا، انتخابهای هدفمند انجام شود.
1، الزامات ویژه برای فرآیند لمینیت-ورق فشار هیبریدی با فرکانس بالا
تضاد اصلی لایههای هیبریدی با فرکانس بالا-در "تفاوت در ویژگیهای زیرلایه" نهفته است. برای مثال، CTE بسترهای PTFE بسیار بالاتر از FR-4 است. اگر فرآیند لمینیت به درستی کنترل نشود، ممکن است مشکلاتی مانند جدا شدن بین لایه ها، تاب برداشتن و حباب ها ایجاد شود. در عین حال، انتقال سیگنال با فرکانس بالا به "چسبندگی بین لایه ای" و "یکنواختی متوسط" بسیار بالا نیاز دارد. توزیع ناهموار شکاف ها یا چسب های بین لایه ای می تواند منجر به افزایش اتلاف سیگنال شده و راندمان انتقال را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، فرآیند لمینیت لایههای هیبریدی با فرکانس بالا نیاز به برآورده کردن سه الزام اصلی دارد: اول، کنترل دقیق دما و فشار برای متعادل کردن تفاوتهای تغییر شکل زیرلایههای مختلف. دوم این است که اطمینان حاصل شود که هیچ حباب یا شکافی بین لایه ها وجود ندارد و از ثبات محیط اطمینان حاصل می شود. سومین مورد، جلوگیری از تخریب عملکرد زیرلایه به دلیل پارامترهای فرآیند نامناسب است.
در چارچوب این تقاضا، فرآیندهای سنتی لایهگذاری تکی دیگر قادر به انطباق با پیچیدگی ورقههای-هیبریدی فرکانس بالا نیستند. تفاوت های منطقی بین فرآیندهای مختلف لایه بندی اساساً یک مبادله- بین "سازگاری بستر"، "پایداری عملکرد" و "بازده تولید" است.
2، مقایسه فرآیندهای لایهبرداری هیبریدی با فرکانس بالا-
فرآیند لمینیت پرس داغ سنتی: بالغ و پایدار، مناسب برای ترکیبات معمولی
فرآیند پرس گرم و لمینیت سنتی یکی از اولین کاربردها در زمینه صفحات فشار مخلوط با فرکانس بالا-است. منطق اصلی آن اعمال فشار و دمای یکنواخت از طریق "ماشین پرس داغ مسطح" برای ذوب و جاری شدن چسب بین لایهها است و در نتیجه به اتصال بین لایهها میرسد. فرآیند این فناوری نسبتاً ساده است: ابتدا بسترهای مختلف را به ترتیب روی هم چیده، آنها را در دستگاه پرس داغ قرار دهید و برای مدتی در دمای تنظیم شده (معمولاً بر اساس Tg زیرلایه تنظیم می شود) و فشار نگه دارید. پس از خشک شدن کامل چسب، آن را خنک کرده و قالب بزنید.
مزایا: بلوغ فرآیند بالا، هزینه تجهیزات کم، راندمان تولید بالا، مناسب برای صفحات فشار مخلوط با فرکانس بالا با تفاوتهای کوچک در ترکیبات زیرلایه. با توجه به سیستم کنترل کامل فشار و دما، امکان تولید انبوه صفحات فشار مخلوط با فرکانس بالا با لایههای متوسط و پایین وجود دارد و نیروی پیوند بین لایهای پایدار است و در نتیجه نرخ تسلیم بالایی دارد.
عیب: سازگاری ضعیف با تفاوت در خصوصیات بستر. اگر صفحه هیبریدی با فرکانس بالا حاوی زیرلایه هایی با اختلاف CTE زیاد باشد، حالت سنتی "فشار دمای یکنواخت" پرس گرم می تواند به راحتی باعث تاب برداشتن بستر به دلیل تغییر شکل حرارتی ناسازگار شود. در همین حال، در طول فرآیند پرس گرم، حذف کامل هوا بین لایهها دشوار است، که ممکن است حبابهای کوچکی بین لایهها ایجاد کند و بر پایداری انتقال سیگنال با فرکانس بالا تأثیر بگذارد.
سناریوهای سازگاری: پانلهای هیبریدی با فرکانس بالا{0} لایه پایین تا متوسط، با تفاوتهای کوچک در ترکیبهای زیرلایه (مانند FR-4 به عنوان جزء اصلی و به صورت محلی با بسترهای کم تلفات تطبیق داده میشود)، فرکانسهای سیگنال حساس به هزینه و متوسط (مانند 1-10 گیگاهرتز)، مانند ماژولهای حسگر بیسیم در الکترونیک مصرفی معمولی.
فرآیند لمینیت خلاء: کنترل دقیق گاز، مناسب برای بسترهای با تقاضای بالا
فرآیند لمینیت خلاء با معرفی یک "محیط خلاء" در طول فرآیند لمینیت، به نقطه درد "اگزوز دشوار" در پرس گرم سنتی میپردازد. با استخراج هوا از محفظه لمینیت، تولید حباب بین لایه ها را کاهش می دهد و راندمان انتقال دما و فشار را بهینه می کند. این فرآیند با قرار دادن پشته زیرلایه در یک محفظه لمینیت خلاء، ابتدا با جاروبرقی تا یک مقدار فشار منفی تنظیم شده، و سپس افزایش تدریجی دما و فشار برای اجازه دادن به چسب جریان و جامد شدن در محیطی بدون تداخل هوا مشخص میشود. در مرحله خنکسازی، درجاتی از خلاء همچنان حفظ میشود تا از ورود مجدد هوا به لایههای میانی در طول فرآیند خنکسازی جلوگیری شود.
مزایا: اولاً، دارای اثر اگزوز عالی و نرخ حباب بین لایهای بسیار کم است که میتواند یکنواختی رسانه را برای انتقال سیگنال با فرکانس بالا تضمین کند و برای سناریوهای با فرکانس بالا-بالای 10 گیگاهرتز مناسب است. ثانیا، توزیع دما و فشار در یک محیط خلاء یکنواخت تر است، که می تواند آسیب بستر ناشی از ناهمواری فشار موضعی را کاهش دهد و سازگاری قوی تری با بسترهای شکننده یا کم Tg مانند PTFE و سرامیک دارد. ثالثاً، می تواند با صفحات فشار مخلوط با فرکانس چند لایه (بیش از 10 لایه) با تحمل ضخامت بین لایه کمتر سازگار شود.
معایب: هزینه سرمایه گذاری تجهیزات بالاتر از پرس گرم سنتی است، چرخه تولید طولانی تر است (فرایندهای افزایش فشار استخراج خلاء و کنترل دما نیاز به کنترل دقیق ریتم دارند)، و الزامات آب بندی برای محفظه خلاء بسیار زیاد است. اگر آب بندی از کار بیفتد، به راحتی می تواند منجر به نقص دسته ای شود. علاوه بر این، برای ترکیب هایی با تفاوت های قابل توجه در CTE بین بسترها (مانند PTFE و زیرلایه های فلزی)، حذف کامل خطر تاب برداشتن تنها در یک محیط خلاء دشوار است و به مواد بالشتک اضافی نیاز است.
سناریوهای انطباق: پانل های هیبریدی با فرکانس بالا، فرکانس های سیگنال بالا (بالاتر از 10 گیگاهرتز)، ترکیب های زیرلایه پیچیده (مانند PTFE+سرامیک+FR-4) و سناریوهایی با الزامات سخت برای کیفیت بین لایه، مانند تخته های آنتن ایستگاه پایه، ماژول های ناوبری ماهواره ای، و تجهیزات ارتباطی زیر میلی متری امواج.
فرآیند لمینیت گام به گام: کنترل پارامترهای تقسیم شده، سازگار با تفاوت های شدید بستر
فرآیند لایهگذاری مرحلهبهگام یک فرآیند سفارشیسازیشده برای «تفاوتهای شدید بستر» است، و منطق اصلی آن «لامینیت مرحلهای» است - که زیرلایههای صفحات هیبریدی با فرکانس بالا را بر اساس ویژگیهایشان به چند گروه تقسیم میکند (مانند گروه اول CTE بالا، گروه زیر لایههای کم، یک گروه CTE پایین، یک گروه زیر لایه کم، یک گروه لایههای لایهای کم. "زیر بستر" و سپس لمینیت زیرلایه ها با هم از طریق پارامترهای فشار دما بهینه شده، به تدریج به اتصال ساختار کلی دست می یابد. به عنوان مثال، بستر PTFE ابتدا به طور جداگانه در بسترها لمینت می شود (برای جلوگیری از تغییر شکل در دمای پایین تر کنترل می شود)، سپس بستر FR-4 با یک ورق نیمه پخت در زیرلایه دیگری لمینیت می شود و در نهایت دو زیرلایه تحت پارامترهایی لمینت می شوند که برای ویژگی های هر دو طرف مناسب است.
مزایا: سازگاری قوی با تفاوت در ویژگیهای بستر، قادر به کنترل ترکیباتی است که سازگاری با پرس گرم سنتی و لمینیت خلاء دشوار است (مانند PTFE+ بستر فلز، سرامیک+FR-4+پلیآمید). با اجرای کنترل دما و فشار تقسیمبندیشده، میتوان از خواص اصلی هر زیرلایه حداکثر محافظت کرد و از تخریب بستر ناشی از یک بار لایهگذاری (مانند ترکخوردگی زیرلایههای سرامیکی و انحراف ثابت دی الکتریک PTFE) جلوگیری کرد. در عین حال، لایهکاری گام به گام میتواند بهطور انعطافپذیر پارامترهای فرآیند هر زیرلایه را تنظیم کند و بهینهسازی عملکرد برای مناطق محلی مانند مناطق انتقال سیگنال و مناطق پشتیبانی مکانیکی را آسانتر کند.
معایب: پیچیدگی فرآیند بالا و الزامات کنترل دقیق برای فرآیند تولید (کنترل دقیق تلورانس های ابعادی هر زیرلایه برای جلوگیری از ناهماهنگی در طول لمینیت ترکیبی مورد نیاز است). چرخه تولید طولانی و هزینه آن بالاست که برای تولید انبوه مناسب نیست. بیشتر برای صفحات فشار مختلط با فرکانس بالا-بالا{2}}دستهای کوچک و سفارشی استفاده میشود.
سناریوهای سازگاری: تفاوتهای شدید در ترکیبات بستر (مانند مخلوط کردن بسترهای CTE بالا و CTE پایین، اختلاط بسترهای شکننده و انعطافپذیر)، الزامات سفارشیسازی قوی، سناریوهای بالا-با تولید دستهای کوچک، مانند بردهای ارتباطی ویژه در صنعت هوافضا، تجهیزات با فرکانس بالا{1}در ماژولهای پزشکی جدید محیط در الکترونیک صنعتی
3، منطق اصلی انتخاب فرآیند: اولویت بندی الزامات
انتخاب فرآیند لمینیت برای ورقههای{0}هیبریدی با فرکانس بالا اساساً یک رتبهبندی اولویت از «نیازهای عملکرد، بودجه هزینه و مقیاس تولید» است:
اگر هزینه اولویت بندی شده باشد، و ترکیب بستر ساده و فرکانس سیگنال متوسط باشد، لمینیت پرس داغ سنتی انتخاب مقرون به صرفه است. اگر عملکرد اولویت بندی شود، فرکانس سیگنال بالا است، و الزامات کیفیت بین لایه سختگیرانه است، حتی اگر هزینه بالا باشد، لمینیت خلاء همچنان یک انتخاب ضروری است. اگر سازگاری بستر اولویت بندی شده باشد، با تفاوت های شدید در ترکیب زیرلایه ها و تولید دسته ای کوچک سفارشی شده،-لمینیت مرحله به مرحله تنها راه حل ممکن است.
شایان ذکر است که در تولید واقعی، برخی از تولیدکنندگان مزایای سه نوع فرآیند را برای «بهینهسازی مختلط» ترکیب میکنند، مانند ابتدا لمینیت گروه زیرلایه با بیشترین تفاوت در مراحل، و سپس فشردهسازی اتصال زیرلایههای فعلی از طریق یک لایه خلاء برای تعادل سازگاری و عملکرد. شرکتهایی مانند Shenzhen Zhongyang Circuit که عمیقاً در زمینه-پی سیبی با فرکانس بالا درگیر هستند، همچنین فرآیند لایهبندی را با توجه به نیازهای خاص مشتریان (مانند فرکانس سیگنال، ترکیب بستر و مقیاس تولید) سفارشی یا بهینهسازی میکنند و تضمین میکنند که-بلندهای هیبریدی با فرکانس بالا، هم هزینه و هم عملکرد هیبریدی با فرکانس بالا مورد انتظار است.