Empilhamento híbrido de alta frequência: engenharia de uma placa de 8 camadas com RO4350B, FR-4 e laminação sequencial

Empilhamento híbrido de alta frequência: engenharia de uma placa de 8 camadas com RO4350B, FR-4 e laminação sequencial

À medida que as comunicações sem fio, os radares automotivos e os sistemas digitais de alta velocidade avançam para frequências de vários gigahertz, a escolha do material da placa de circuito se torna crítica.Constrações de custos muitas vezes impedem a utilização de laminados de alto desempenho em toda uma placa multicamadasA solução é uma pilha híbrida que combina o Rogers RO4350B para as camadas de alta frequência com o FR-4 padrão para o resto.

Este artigo examina um design sofisticado de 8 camadas que aproveita o melhor de ambos os mundos: baixa perdaRO4350BTambém vamos explorar as propriedades únicas do RO4350B, bem como a implementação de vias cegas,vias enterradas, e vias com resina.

Snapshot do produto: A placa híbrida de 8 camadas

Estrutura: PCB multicamadas de 8 camadas

Espessura do quadro acabado: 1,553 mm

Peso de cobre: camada interna 1 oz, camada externa 1 oz

Revestimento de superfície: ENIG (Ouro de imersão em níquel sem eletricidade)

Máscara de solda: Verde com letras brancas

Tamanho do painel: 120 mm x 30 mm = 1 peça

Espessura de cobre revestido por um buraco (PTH): 25 μm (cumprindo a classe IPC 3)

Revestimento de bordas: bordas metálicas (bordas revestidas / furos castellados)

Empilhadeira

Aprendizagem Estendida 1: RO4350B Laminado ¢ Propriedades, Parâmetros e Processamento

O RO4350B é um laminado cerâmico de hidrocarbonetos da série RO4000® da Rogers Corporation, projetado para oferecer desempenho de alta frequência a um custo compatível com os processos de fabricação FR-4 padrão.

Parâmetros-chave (a partir da ficha de dados da série RO4000 da Rogers)

Áreas de aplicação

Devido ao seu Dk estável em frequência e temperatura, e baixo fator de dissipação, o RO4350B é amplamente utilizado em:

Radar automóvel (77 GHz e 24 GHz)

Infraestrutura 5G (MIMO maciço, células pequenas)

Circuitos de microondas de RF (amplificadores de potência, LNA)

Comunicações por satélite (banda Ku, banda Ka)

Digitalização de alta velocidade (backplanes, equipamento de ensaio)

Pontos-chave de processamento para o RO4350B

Ao contrário dos materiais à base de PTFE (por exemplo, série RO3000), o RO4350B oferece vantagens significativas de fabricação:

Não é necessária a gravação de sódio:RO4350B é um material de hidrocarbonetos termo-resistente, não PTFE. Os processos padrão de desmaiação FR-4 (permanganato alcalino) ou plasma (CF4/O2) são suficientes.

Perfuração:As brocas de carburo padrão são compatíveis. Velocidade de superfície recomendada: 300-500 SFM (90-150 m/min). Carga de chip: 0,002-0,004 polegadas/rev. Evite velocidades > 500 SFM para evitar desgaste excessivo da ferramenta.Estimativa de rugosidade da parede do buraco: 8-25 μm.

Processamento de PTH:O desmaio geralmente não é necessário para placas de dois lados devido ao alto Tg (> 280 ° C).Rogers recomenda contra o etchback, pois pode afrouxar as partículas de preenchimento..

Roteamento:Usar quebra-chips em espiral de carburo, velocidade de superfície inferior a 500 SFM, carga de chip 0,0010-0,0015 polegadas/rev.

Consideração da oxidação:A exposição prolongada a ambientes oxidativos de alta temperatura pode alterar as propriedades dielétricas de materiais à base de hidrocarbonetos.

Aprendizagem Estendida 2: Vias Cegas e Vias Enterradas

Em PCBs complexos de várias camadas como este painel de 8 camadas, nem todos os furos precisam passar por toda a espessura.

Definições

Neste Produto: 1-2 vias cegas e 5-6 vias enterradas

1-2 Via Cega: Conecta a camada 1 (RO4350B superior) à camada 2 (primeira camada interna FR-4).Isso permite que um sinal de alta frequência para entrar na placa a partir da camada superior e imediatamente ir para uma camada interna sem esbarrar através de toda a pilha-up.

5-6 Buried Via: Conecta a camada 5 à camada 6 inteiramente dentro do núcleo FR-4.

Por que usar vias cegas e enterradas?

Densidade de Roteamento Maior:Ao liberar a área da superfície nas camadas externas, vias cegas permitem que mais componentes e traços sejam colocados.

Melhoria da integridade do sinal (SI):A via através cria um estúdio longo (parte não usada do barril da via) que atua como uma discontinuidade de impedância e uma antena de ressonância em altas frequências.As vias cegas eliminam ou reduzem significativamente os toques, preservando a qualidade do sinal para sinais multi-gigabit ou RF.

Melhor integridade de potência (PI):As vias enterradas podem ser usadas para criar conexões de baixa indutividade entre os planos de energia e de solo no interior da placa, reduzindo o ruído.

Número de camadas reduzido (potencial):O uso eficiente de vias cegas/enterradas pode, por vezes, reduzir o número total de camadas necessárias para um esquema de roteamento complexo.

Miniaturização:Dimensões de almofada menores são possíveis com vias cegas (especialmente microvias perfuradas a laser), permitindo a fuga de componentes de tom mais fino.

Características Adicionais do Projeto

Vias de resina:As vias (provavelmente as vias enterradas ou certas vias cegas) são preenchidas com resina e, em seguida, cobertas.e melhora a fiabilidade nos processos de laminação sequencial.

25 μm Cobre em buracos (classe IPC 3):Isto excede o requisito típico de Classe 2 IPC (20 μm). Classe 3 exige maior confiabilidade para ambientes adversos (segurança aeroespacial, médica, automotiva).O cobre mais espesso garante uma resistência robusta à fadiga mecânica e térmica.

Arranjos metálicos:O revestimento de cobre no contorno da placa (revestimento de borda) fornece blindagem EMI, permite a solda de placa para placa (castellações) ou melhora a condutividade térmica ao longo da borda.

Conclusão: Um projeto híbrido construído com um propósito

Esta placa de 8 camadas exemplifica a engenharia moderna de PCB para aplicações de sinal misto.O projetista obtém baixas perdas e Dk estável para sinais de alta frequência ou de borda rápida.O núcleo FR-4 Tg180 fornece uma secção média mecanicamente rígida e rentável para distribuição de energia e sinais de baixa velocidade.

O uso de 1-2 vias cegas e 5-6 vias enterradas demonstra um compromisso com a integridade do sinal e a densidade de roteamento,enquanto o revestimento de classe 3 IPC (25 μm de cobre) e as vias de resina garantem a fiabilidade a longo prazoEsta abordagem híbrida é uma estratégia cada vez mais comum no radar automóvel, na infraestrutura 5G e na telemetria aeroespacial, onde o desempenho, o custo e a fiabilidade devem ser equilibrados.