Stack-up Ibrido ad Alta Frequenza: Ingegnerizzazione di una Scheda a 8 Strati con RO4350B, FR-4 e Laminazione Sequenziale

Stack-up ibrido ad alta frequenza: progettazione di una scheda a 8 strati con RO4350B, FR-4 e laminazione sequenziale

Mentre le comunicazioni wireless, i radar automobilistici e i sistemi digitali ad alta velocità si spingono verso le frequenze multi-gigahertz, la scelta del materiale del circuito diventa fondamentale.i vincoli dei costi spesso impediscono l'uso di laminati ad alte prestazioni su un intero cartone multistratoLa soluzione e' un stack-up ibrido che combina Rogers RO4350B per gli strati ad alta frequenza con lo standard FR-4 per il resto.

Questo articolo esamina un sofisticato design a 8 strati che sfrutta il meglio di entrambi i mondi:RO4350BInfine, il programma di ricerca si concentra su due aspetti principali: l'analisi delle caratteristiche di RO4350B e l'analisi delle caratteristiche di RO4350B.,Vias sepolti, e vias chiusi con resina.

Snapshot del prodotto: La scheda ibrida a 8 strati

Struttura: PCB multilivello a 8 strati

Spessore del cartone finito: 1,553 mm

Peso di rame: strato interno 1 oz, strato esterno 1 oz

Finitura superficiale: ENIG (oro immersionale in nichel senza elettro)

Maschera di saldatura: verde con lettere bianche

Dimensione del pannello: 120 mm x 30 mm = 1 pezzo

Spessore di rame rivestito attraverso un foro (PTH): 25 μm (conformemente alla classe IPC 3)

Rivestimento dei bordi: rivestimento metallico (rivestimento dei bordi / fori casellati)

Impilazione

L'apprendimento esteso 1: RO4350B Laminato Proprietà, parametri e lavorazione

RO4350B è un laminato ceramico a idrocarburi della serie RO4000® di Rogers Corporation, progettato per fornire prestazioni ad alta frequenza a un costo compatibile con i processi di fabbricazione standard FR-4.

Parametri chiave (dalla scheda di dati della serie RO4000 di Rogers)

Aree di applicazione

A causa della sua stabilità Dk su frequenza e temperatura, e del basso fattore di dissipazione, RO4350B è ampiamente utilizzato in:

Radar per autoveicoli (77 GHz e 24 GHz)

Infrastrutture 5G (MIMO massiccio, piccole celle)

Circuiti a microonde RF (amplificatori di potenza, LNA)

Comunicazioni satellitari (banda Ku, banda Ka)

Sistema digitale ad alta velocità (backplanes, apparecchiature di prova)

Punti chiave di elaborazione per RO4350B

A differenza dei materiali a base di PTFE (ad esempio, serie RO3000), RO4350B offre significativi vantaggi di fabbricazione:

Non è richiesto l' etching del sodio:RO4350B è un materiale idrocarburo termo-resistente, non PTFE. Sono sufficienti i processi standard di desmaceratura FR-4 (permanganato alcalino) o plasma (CF4/O2).

Perforazione:Le trappole a carburo standard sono compatibili. Velocità di superficie raccomandata: 300-500 SFM (90-150 m/min). Carico del chip: 0,002-0,004 pollici/rev. Evitare velocità > 500 SFM per evitare un'usura eccessiva degli utensili.Rispetto alla resistenza del tubo: 8-25 μm.

Trattamento PTH:Il desmear di solito non è richiesto per le tavole a doppio lato a causa dell'elevato Tg (> 280 °C).Rogers raccomanda di non usare il reticolo perché può allentare le particelle di riempimento..

Routing:Utilizzare frantumatori spirali a carburo a più flauti, velocità di superficie inferiore a 500 SFM, carico di chip da 0,0010 a 0,0015 pollici/rev.

Considerazione dell'ossidazione:L'esposizione prolungata ad ambienti ossidativi ad alta temperatura può modificare le proprietà dielettriche dei materiali a base di idrocarburi.

L'apprendimento esteso 2: Vias ciechi e vias sepolti – Perché usarli?

In PCB complessi a più strati come questa scheda a 8 strati, non tutti i fori devono attraversare l'intero spessore.

Definizioni

In questo prodotto: 1-2 Vias ciechi e 5-6 Vias sepolti

1-2 via cieca: collega lo strato 1 (top RO4350B) allo strato 2 (primo strato interno FR-4).Questo consente un segnale ad alta frequenza per entrare nella scheda dal livello superiore e andare immediatamente a uno strato interno senza stubbing attraverso l'intero stack-up.

5-6 Via sepolta: collega interamente lo strato 5 al strato 6 all'interno del nucleo FR-4.

Perché usare le vie cieche e sepolte?

Densità di routing superiore:Liberando l'area superficiale sugli strati esterni, le vie cieche consentono di posizionare più componenti e tracce.

Integrità del segnale migliorata (SI):Una via attraverso crea un lungo stub (parte inutilizzata della canna via) che agisce come una discontinuità di impedenza e un'antenna risonante ad alte frequenze.Via ciechi eliminano o riducono significativamente i stub, preservando la qualità del segnale per segnali multi-gigabit o RF.

Migliore integrità di potenza (PI):I vias sepolti possono essere utilizzati per creare connessioni a bassa induttanza tra i piani di alimentazione e di terra in profondità all'interno della scheda, riducendo il rumore.

Numero ridotto di strati (potenziale):L'uso efficiente di vie cieche/interrate può talvolta ridurre il numero totale di strati necessari per un complesso schema di routing.

Miniaturizzazione:Sono possibili dimensioni di pad più piccole con vias cieche (specialmente microvias perforate al laser), che consentono la rottura dei componenti a picco più sottile.

Ulteriori caratteristiche di questo disegno

Vias con tappo di resina:Le vie (probabilmente le vie sotterranee o alcune vie cieche) sono riempite di resina e quindi coperte.e migliora l'affidabilità nei processi di laminazione sequenziale.

25 μm Rame in fori (classe IPC 3):Questo supererà il requisito tipico della classe IPC 2 (20 μm).Il rame più spesso garantisce una robusta resistenza alla fatica meccanica e termica.

Fabbricazione a partire da:Il rivestimento in rame sul contorno della scheda (rivestimento del bordo) fornisce schermatura EMI, consente la saldatura da scheda a scheda (castellazioni) o migliora la conduttività termica lungo il bordo.

Conclusione: un progetto ibrido progettato per uno scopo

Questa scheda a 8 strati illustra la moderna ingegneria PCB per applicazioni a segnale misto.il progettista ottiene una bassa perdita e una Dk stabile per segnali ad alta frequenza o ad alta velocità;Il nucleo FR-4 Tg180 fornisce una sezione centrale meccanicamente rigida e conveniente per la distribuzione di energia e per i segnali a bassa velocità.

L'uso di 1-2 vie cieche e 5-6 vie sotterrate dimostra un impegno per l'integrità del segnale e la densità di routing,mentre il rivestimento IPC di classe 3 (25 μm di rame) e i vias con presa di resina garantiscono un'affidabilità a lungo termineQuesto approccio ibrido è una strategia sempre più comune nel radar automobilistico, nelle infrastrutture 5G e nella telemetria aerospaziale, dove prestazioni, costi e affidabilità devono essere equilibrati.