Les stratifiés hybrides haute fréquence nécessitent un équilibre entre la transmission du signal haute fréquence-, la résistance mécanique et le contrôle des coûts en raison de l'intégration de substrats présentant des caractéristiques différentes. Le processus de laminage, en tant que lien essentiel déterminant son intégrité structurelle et ses performances électriques, affecte directement les performances du produit. À l'heure actuelle, les principaux processus de laminage à plaques à pression mixtes à haute fréquence-comprennent principalement trois types : "laminage par pressage à chaud traditionnel", "laminage sous vide" et "laminage étape-par-étape". Chacun des trois types de processus met l'accent sur le processus, le contrôle de la pression et de la température, ainsi que sur les scénarios d'adaptation. Il est nécessaire de faire des choix ciblés en fonction de la combinaison de substrats, du nombre de couches et des exigences de performances de la plaque de pression mixte haute fréquence-.
1, Exigences particulières pour le processus de stratification de la plaque de pression hybride haute-fréquence
La contradiction fondamentale des stratifiés hybrides haute-réside dans les « différences dans les caractéristiques des substrats » - le coefficient de dilatation thermique, la température de transition vitreuse et la conductivité thermique des différents substrats varient considérablement. Par exemple, le CTE des substrats PTFE est bien supérieur à celui du FR-4. Si le processus de laminage n'est pas correctement contrôlé, des problèmes tels que la séparation des couches intercalaires, la déformation et la formation de bulles peuvent survenir ; Dans le même temps, la transmission de signaux à haute -fréquence nécessite une « adhérence intercouche » extrêmement élevée et une « uniformité moyenne ». Une répartition inégale des espaces intercouches ou des adhésifs peut entraîner une perte de signal accrue et affecter l'efficacité de la transmission. Par conséquent, le processus de stratification des stratifiés hybrides haute fréquence doit répondre à trois exigences fondamentales : premièrement, un contrôle précis de la température et de la pression pour équilibrer les différences de déformation des différents substrats ; La seconde consiste à s'assurer qu'il n'y a pas de bulles ou d'espaces entre les couches, garantissant ainsi la consistance du support ; La troisième consiste à éviter une dégradation des performances du substrat due à des paramètres de processus inappropriés.
Dans le contexte de cette demande, les processus traditionnels de laminage unique ne sont plus capables de s'adapter à la complexité des stratifiés hybrides-haute fréquence. Les différences logiques entre les différents processus de stratification sont essentiellement un compromis entre la « compatibilité du substrat », la « stabilité des performances » et « l'efficacité de la production ».
2 : Comparaison des processus de laminage hybrides -haute fréquence traditionnels
Processus traditionnel de laminage par presse à chaud : mature et stable, adapté aux combinaisons conventionnelles
Le processus traditionnel de pressage à chaud et de laminage est l'une des premières applications dans le domaine des plaques de pression mixtes à haute fréquence-. Sa logique de base est d'appliquer une pression et une température uniformes à travers une « presse à chaud plate » pour faire fondre et faire couler l'adhésif entre les substrats, réalisant ainsi une liaison intercouche. Le processus de cette technologie est relativement simple : tout d'abord, empilez différents substrats dans l'ordre, placez-les dans une presse à chaud et maintenez-les à une température (généralement ajustée en fonction de la Tg du substrat) et à une pression définies pendant un certain temps. Une fois que l'adhésif est complètement durci, refroidissez et démoulez.
Avantages : Maturité élevée des processus, faible coût d'équipement, efficacité de production élevée, adapté aux plaques de pression mixtes à haute -fréquence avec de petites différences dans les combinaisons de substrats. Grâce au système complet de contrôle de la pression et de la température, il est possible de produire en masse des plaques de pression mixtes à haute fréquence avec des couches moyennes et basses, et la force de liaison intercouche est stable, ce qui entraîne un taux d'élasticité élevé.
Inconvénient : Mauvaise compatibilité avec les différences de caractéristiques du substrat. Si la plaque hybride haute-fréquence contient des substrats présentant de grandes différences de CTE, le mode traditionnel de pressage à chaud de « pression de température uniforme » peut facilement provoquer une déformation du substrat en raison d'une déformation thermique incohérente ; Pendant ce temps, pendant le processus de pressage à chaud, il est difficile d'éliminer complètement l'air entre les substrats, ce qui peut former de minuscules bulles entre les couches et affecter la stabilité de la transmission du signal à haute fréquence-.
Scénarios d'adaptation : panneaux hybrides haute fréquence-de couche faible à moyenne, avec de petites différences dans les combinaisons de substrats (comme le FR-4 comme composant principal et adapté localement avec des substrats à faibles pertes), sensibles aux coûts et aux fréquences de signal moyennes (telles que 1 à 10 GHz), comme les modules sans fil dans l'électronique grand public et les capteurs industriels conventionnels.
Processus de laminage sous vide : contrôle précis du gaz, adapté aux substrats à forte demande
Le processus de laminage sous vide résout le problème de « l'échappement difficile » dans le pressage à chaud traditionnel en introduisant un « environnement sous vide » pendant le processus de laminage. En extrayant l'air de la chambre de stratification, il réduit la génération de bulles entre les substrats et optimise l'efficacité de transmission de la température et de la pression. Le processus se caractérise par le placement de la pile de substrats dans une chambre de stratification sous vide, en aspirant d'abord jusqu'à une valeur de pression négative définie, puis en augmentant progressivement la température et la pression pour permettre à l'adhésif de s'écouler et de se solidifier dans un environnement sans interférence d'air. Pendant la phase de refroidissement, un certain degré de vide est toujours maintenu pour éviter que l'air ne pénètre à nouveau dans la couche intermédiaire pendant le processus de refroidissement.
Avantages : Premièrement, il présente un excellent effet d'échappement et un taux de bulles intercouches extrêmement faible, ce qui peut garantir l'uniformité du support pour la transmission du signal à haute -fréquence et convient aux scénarios de haute-fréquence supérieure à 10 GHz ; Deuxièmement, la répartition de la température et de la pression dans un environnement sous vide est plus uniforme, ce qui peut réduire les dommages au substrat causés par les irrégularités de pression locales et présente une plus grande compatibilité avec les substrats cassants ou à faible Tg tels que le PTFE et la céramique ; Troisièmement, il peut s'adapter aux plaques de pression mixtes multi-haute-haute fréquence (plus de 10 couches) avec des tolérances d'épaisseur intercouches plus petites.
Inconvénients : Le coût d'investissement en équipement est plus élevé que le pressage à chaud traditionnel, le cycle de production est plus long (les processus d'extraction sous vide et de montée en pression de contrôle de la température nécessitent un contrôle précis du rythme) et les exigences d'étanchéité pour la chambre à vide sont extrêmement élevées. Si le scellement échoue, cela peut facilement entraîner des défauts de lot. De plus, pour les combinaisons présentant des différences significatives de CTE entre les substrats (tels que le PTFE et les substrats métalliques), il est toujours difficile d'éliminer complètement le risque de déformation uniquement dans un environnement sous vide, et des matériaux de rembourrage supplémentaires sont nécessaires.
Scénarios d'adaptation : panneaux hybrides haute fréquence, fréquences de signal élevées (supérieures à 10 GHz), combinaisons de substrats complexes (telles que PTFE+céramique+FR-4) et scénarios avec des exigences strictes en matière de qualité intercalaire, tels que les cartes d'antenne de station de base, les modules de navigation par satellite et les substrats radar à ondes millimétriques dans les équipements de communication.
Processus de laminage étape par étape : contrôle des paramètres segmenté, adapté aux différences extrêmes des substrats
Le processus de stratification étape par étape-par-est un processus personnalisé pour les "différences extrêmes de substrat", et sa logique de base est la "stratification par étapes" - divisant les substrats des plaques hybrides haute-fréquence en plusieurs groupes en fonction de leurs caractéristiques (telles qu'un groupe à CTE élevé, un groupe à CTE faible, un groupe de substrats cassants), en stratifiant d'abord chaque groupe séparément pour former un "sous-substrat", puis en stratifiant les sous-substrats ensemble grâce à des paramètres de pression de température optimisés, réaliser progressivement l'épissage de la structure globale. Par exemple, le substrat PTFE est d'abord laminé séparément en sous-substrats (contrôlés à une température plus basse pour éviter la déformation), puis le substrat FR-4 est laminé avec une feuille semi-durcie dans un autre sous-substrat, et enfin les deux sous-substrats sont laminés selon des paramètres adaptés aux caractéristiques des deux parties.
Avantages : Forte compatibilité avec les différences de caractéristiques du substrat, capable de gérer des combinaisons difficiles à adapter au pressage à chaud traditionnel et au laminage sous vide (telles que PTFE+substrat métallique, céramique+FR-4+polyimide) ; En mettant en œuvre un contrôle segmenté de la température et de la pression, les propriétés d'origine de chaque substrat peuvent être protégées au maximum, évitant ainsi la dégradation du substrat causée par une stratification unique - (telle que la fissuration des substrats en céramique et l'écart de la constante diélectrique du PTFE) ; Dans le même temps, le laminage étape par étape-par-peut ajuster de manière flexible les paramètres de processus de chaque sous-substrat, facilitant ainsi l'optimisation des performances pour les zones locales telles que les zones de transmission de signaux et les zones de support mécanique.
Inconvénients : complexité élevée du processus et exigences de contrôle strictes pour le processus de production (un contrôle précis des tolérances dimensionnelles de chaque sous-substrat est nécessaire pour éviter un désalignement lors du laminage combiné) ; Le cycle de production est long et le coût élevé, ce qui ne convient pas à une production de masse. Il est davantage utilisé pour les plaques de pression mixtes haut de gamme haut de gamme-haut de gamme-en petits lots personnalisés.
Scénarios d'adaptation : différences extrêmes dans les combinaisons de substrats (comme le mélange de substrats à CTE élevé et faible, le mélange de substrats cassants et flexibles), exigences de personnalisation élevées,-scénarios haut de gamme avec production en petits lots, tels que les cartes de communication spéciales dans l'industrie aérospatiale, les modules de diagnostic haute-fréquence dans les équipements médicaux et les substrats résistants aux environnements difficiles dans l'électronique industrielle.
3, La logique fondamentale de la sélection des processus : priorisation des exigences
La sélection du processus de laminage pour les stratifiés hybrides à haute fréquence-est essentiellement un classement prioritaire des « exigences de performances, du budget de coûts et de l'échelle de production » :
Si le coût est une priorité, que la combinaison de substrats est simple et que la fréquence du signal est modérée, le laminage par presse à chaud traditionnel est le choix-rentable ; Si les performances sont prioritaires, la fréquence du signal est élevée et les exigences de qualité intercouche sont strictes, même si le coût est élevé, le laminage sous vide reste un choix nécessaire ; Si la compatibilité des substrats est une priorité, face à des différences extrêmes dans les combinaisons de substrats et à une production personnalisée en petits lots, le laminage-par-étape est la seule solution réalisable.
Il convient de noter que dans la production réelle, certains fabricants combineront les avantages des trois types de processus pour une « optimisation mixte », comme par exemple la stratification d'abord du groupe de substrats avec la plus grande différence d'étapes, puis le compactage de l'épissage des sous-substrats actuels à travers une couche sous vide pour équilibrer la compatibilité et les performances. Des entreprises telles que Shenzhen Zhongyang Circuit, qui sont profondément impliquées dans le domaine des circuits imprimés haute fréquence, personnaliseront ou optimiseront également le processus de stratification en fonction des besoins spécifiques des clients (tels que la fréquence du signal, la combinaison de substrats et l'échelle de production), garantissant que la carte hybride haute fréquence -répond à la fois aux exigences de performances électriques et aux attentes en matière de coût et de cycle de livraison.