Els laminats híbrids d'alta freqüència requereixen un equilibri entre la transmissió del senyal d'alta-freqüència, la resistència mecànica i el control de costos a causa de la integració de substrats amb diferents característiques. El procés de laminació, com a enllaç bàsic que determina la seva integritat estructural i el rendiment elèctric, afecta directament el rendiment del producte. Actualment, els processos de laminació de plaques de pressió mixta d'alta freqüència d'alta freqüència inclouen principalment tres tipus: "laminació tradicional de premsat en calent", "laminació al buit" i "laminació pas-a-pas a pas". Cadascun dels tres tipus de processos té el seu propi enfocament en el procés, el control de la pressió i la temperatura i els escenaris d'adaptació. Cal fer opcions específiques en funció de la combinació de substrat, el nombre de capes i els requisits de rendiment de la placa de pressió mixta d'alta-freqüència.
1, Requisits especials per al procés de laminació de la placa de pressió híbrida d'alta freqüència
La contradicció bàsica dels laminats híbrids d'alta -freqüència rau en les "diferències en les característiques del substrat" -, el coeficient d'expansió tèrmica, la temperatura de transició vítrea i la conductivitat tèrmica dels diferents substrats varien molt. Per exemple, el CTE dels substrats de PTFE és molt més alt que el de FR-4. Si el procés de laminació no es controla adequadament, es poden produir problemes com la separació de les capes intercalades, la deformació i les bombolles; Al mateix temps, la transmissió del senyal d'alta-freqüència requereix una "adhesió entre capes" i una "uniformitat mitjana" extremadament alta. La distribució desigual dels buits entre capes o adhesius pot provocar una major pèrdua de senyal i afectar l'eficiència de la transmissió. Per tant, el procés de laminació dels laminats híbrids d'alta freqüència ha de complir tres requisits bàsics: en primer lloc, un control precís de la temperatura i la pressió per equilibrar les diferències de deformació dels diferents substrats; El segon és assegurar-se que no hi hagi bombolles ni buits entre les capes, assegurant la consistència del medi; El tercer és evitar la degradació del rendiment del substrat a causa de paràmetres de procés inadequats.
En el context d'aquesta demanda, els processos tradicionals de laminació única ja no són capaços d'adaptar-se a la complexitat dels laminats híbrids d'alta-freqüència. Les diferències lògiques entre els diferents processos de laminació són essencialment una compensació-entre "compatibilitat del substrat", "estabilitat de rendiment" i "eficiència de producció".
2, Comparació dels processos de laminació híbrids d'alta freqüència-principals
Procés tradicional de laminació de premsa en calent: madur i estable, adequat per a combinacions convencionals
El procés tradicional de premsat i laminació en calent és una de les primeres aplicacions en el camp de les plaques de pressió mixta d'alta-freqüència. La seva lògica bàsica és aplicar una pressió i una temperatura uniformes a través d'una "màquina de premsa calenta plana" per fondre i fluir l'adhesiu entre els substrats, aconseguint així unió entre capes. El procés d'aquesta tecnologia és relativament senzill: primer, apilar diferents substrats en ordre, posar-los en una màquina de premsa en calent i mantenir-los a una temperatura (normalment ajustada segons la Tg del substrat) i pressió durant un període de temps. Després que l'adhesiu estigui completament curat, refredar i desemmotllar.
Avantatges: alta maduresa del procés, baix cost de l'equip, alta eficiència de producció, adequat per a plaques de pressió mixta d'alta freqüència amb petites diferències en les combinacions de substrats. A causa del sistema complet de control de pressió i temperatura, és possible produir en massa plaques de pressió mixta d'alta-freqüència amb capes mitjanes i baixes, i la força d'unió entre capes és estable, donant lloc a un alt rendiment.
Desavantatge: Poca compatibilitat amb diferències en les característiques del substrat. Si la placa híbrida d'alta-freqüència conté substrats amb grans diferències CTE, el mode tradicional de premsat en calent de "pressió de temperatura uniforme" pot provocar fàcilment que el substrat es deformi a causa d'una deformació tèrmica inconsistent; Mentrestant, durant el procés de premsat en calent, és difícil eliminar completament l'aire entre els substrats, la qual cosa pot formar petites bombolles entre les capes i afectar l'estabilitat de la transmissió del senyal d'alta-freqüència.
Escenaris d'adaptació: panells híbrids d'alta-capa baixa a mitjana, amb petites diferències en les combinacions de substrats (com FR-4 com a component principal i localment combinats amb substrats de baixes pèrdues), freqüències de senyal mitjanes i sensibles al cost (com ara 1-10 GHz), com ara mòduls sense fil en electrònica de consum i sensors industrials convencionals.
Procés de laminació al buit: control precís del gas, adequat per a substrats d'alta demanda
El procés de laminació al buit aborda el punt de dolor de "escapament difícil" en el premsat en calent tradicional introduint un "entorn de buit" durant el procés de laminació. En extreure aire de la cambra de laminació, redueix la generació de bombolles entre substrats i optimitza l'eficiència de transmissió de temperatura i pressió. El procés es caracteritza per col·locar la pila de substrat en una cambra de laminació al buit, primer aspirant a un valor de pressió negativa establert i després augmentant gradualment la temperatura i la pressió per permetre que l'adhesiu flueixi i es solidifiqui en un ambient sense interferències d'aire. Durant l'etapa de refredament, encara es manté un cert grau de buit per evitar que l'aire entri a la capa intermedia durant el procés de refrigeració.
Avantatges: en primer lloc, té un efecte d'escapament excel·lent i una velocitat de bombolla entre capes extremadament baixa, que pot garantir la uniformitat del mitjà per a la transmissió del senyal d'alta-freqüència i és adequat per a escenaris d'alta-freqüència per sobre de 10 GHz; En segon lloc, la distribució de la temperatura i la pressió en un entorn de buit és més uniforme, cosa que pot reduir el dany del substrat causat per la irregularitat de la pressió local i té una compatibilitat més forta amb substrats trencadissos o de baixa Tg com ara PTFE i ceràmica; En tercer lloc, es pot adaptar a plaques de pressió mixta d'alta--capes de múltiples capes (més de 10 capes) amb toleràncies de gruix entre capes més petites.
Desavantatges: el cost d'inversió de l'equip és més elevat que el premsat en calent tradicional, el cicle de producció és més llarg (els processos d'extracció al buit i els processos d'augment de la pressió de control de temperatura requereixen un control precís del ritme) i els requisits de segellat de la cambra de buit són extremadament alts. Si el segellat falla, pot provocar fàcilment defectes del lot. A més, per a combinacions amb diferències significatives de CTE entre substrats (com ara PTFE i substrats metàl·lics), encara és difícil eliminar completament el risc de deformació només en un entorn de buit i es requereixen materials d'amortiment addicionals.
Escenaris d'adaptació: panells híbrids d'alta freqüència, freqüències de senyal altes (per sobre de 10 GHz), combinacions complexes de substrats (com ara PTFE + ceràmica + FR-4) i escenaris amb requisits estrictes de qualitat entre capes, com ara plaques d'antena d'estació base, mòduls de navegació per satèl·lit i substrats de radar d'ona mil·limètrica en equips de comunicació.
Procés de laminació pas a pas: control de paràmetres segmentats, adaptat a diferències extremes de substrat
El procés de laminació pas{0}}a-pas a pas és un procés personalitzat per a "diferències extremes de substrat", i la seva lògica bàsica és la "laminació per etapes" - que divideix els substrats de plaques híbrides d'alta-freqüència en diversos grups segons les seves característiques (com ara un grup CTE alt, un grup CTE baix, primer laminar un subgrup de substrats, separar primer un subgrup de substrats, laminar primer i un subgrup de substrats fràgils). els subsubstrats junts mitjançant paràmetres de pressió de temperatura optimitzats, aconseguint gradualment l'empalmament de l'estructura global. Per exemple, el substrat de PTFE es lamina primer per separat en subsubstrats (controlat a una temperatura més baixa per evitar la deformació), després el substrat FR-4 es lamina amb una làmina semicurada en un altre subsubstrat i, finalment, els dos subsubstrats es laminen sota paràmetres adequats per a les característiques d'ambdues parts.
Avantatges: Forta compatibilitat amb diferències en les característiques del substrat, capaç de manejar combinacions difícils d'adaptar al premsat en calent tradicional i laminació al buit (com ara PTFE+substrat metàl·lic, ceràmica+FR-4+poliimida); Mitjançant la implementació del control segmentat de la temperatura i la pressió, les propietats originals de cada substrat es poden protegir al màxim, evitant la degradació del substrat causada per una -laminació (com el trencament de substrats ceràmics i la desviació de la constant dielèctrica de PTFE); Al mateix temps, la laminació-{-pas a pas pot ajustar de manera flexible els paràmetres de procés de cada subsubstrat, facilitant l'optimització del rendiment per a àrees locals, com ara àrees de transmissió de senyal i àrees de suport mecànic.
Desavantatges: alta complexitat del procés i estrictes requisits de control del procés de producció (es requereix un control precís de les toleràncies dimensionals de cada subsubstrat per evitar desalineaments durant la laminació combinada); El cicle de producció és llarg i el cost és elevat, cosa que no és adequat per a la producció en massa. S'utilitza més per a plaques de pressió mixta d'alta freqüència-alta-per lots petits i personalitzades.
Escenaris d'adaptació: diferències extremes en les combinacions de substrats (com barrejar substrats amb CTE alt i baix CTE, barrejar substrats fràgils i flexibles), forts requisits de personalització, escenaris de gamma alta-con producció en lots petits, com ara plaques de comunicació especials a la indústria aeroespacial, mòduls de diagnòstic d'alta-freqüència en equips mèdics i substrats resistents a entorns electrònics industrials durs.
3, La lògica bàsica de la selecció de processos: priorització dels requisits
La selecció del procés de laminació per a laminats híbrids d'alta-freqüència és essencialment un rànquing prioritari de "requisits de rendiment, pressupost de costos i escala de producció":
Si es prioritza el cost i la combinació del substrat és senzilla i la freqüència del senyal és moderada, la laminació tradicional en premsa en calent és l'opció rendible-; Si es prioritza el rendiment, la freqüència del senyal és alta i els requisits de qualitat entre capes són estrictes, fins i tot si el cost és elevat, la laminació al buit segueix sent una opció necessària; Si es prioritza la compatibilitat del substrat, davant diferències extremes en les combinacions de substrats i la producció personalitzada de petits lots, la laminació pas a pas és l'única solució factible.
Val la pena assenyalar que en la producció real, alguns fabricants combinaran els avantatges dels tres tipus de processos per a una "optimització mixta", com ara laminar primer el grup de substrats amb la diferència més gran de passos i després compactar l'empalmament dels subsubstrats actuals mitjançant una capa de buit per equilibrar la compatibilitat i el rendiment. Empreses com Shenzhen Zhongyang Circuit, que estan profundament implicades en el camp de PCB d'alta-freqüència, també personalitzaran o optimitzaran el procés de laminació segons les necessitats específiques dels clients (com la freqüència del senyal, la combinació de substrats i l'escala de producció), assegurant que la placa híbrida d'alta-freqüència compleixi tant els requisits de rendiment elèctric com les expectatives del cicle de cost i de lliurament.