High-Frequency Hybrid Stack-Up: Konstruktion eines 8-Schicht-Boards mit RO4350B, FR-4 und Sequential Lamination

High-Frequency Hybrid Stack-Up: Konstruktion eines 8-Schicht-Boards mit RO4350B, FR-4 und Sequential Lamination

Da drahtlose Kommunikation, Automobil-Radar und schnelle digitale Systeme mehrere Gigahertz-Frequenzen erreichen, wird die Wahl des Leiterplattenmaterials kritisch.Kostenbeschränkungen verhindern häufig die Verwendung leistungsfähiger Laminate für eine gesamte MehrschichtplatteDie Lösung ist ein Hybrid-Stack-up, das Rogers RO4350B für Hochfrequenz-Schichten mit Standard-FR-4 für den Rest kombiniert.

Dieser Artikel untersucht ein anspruchsvolles 8-Schicht-Design, das das Beste aus beiden Welten nutzt:RO4350BWir werden auch die einzigartigen Eigenschaften von RO4350B sowie die Implementierung von Blindvias untersuchen.,Vergrabene Durchläufe und harzverstopfte Durchläufe.

Produktfoto: Das 8-Schicht-Hybrid-Board

Struktur: 8-schichtige Mehrschicht-PCB

Ausgefertigte Plattenstärke: 1,553 mm

Kupfergewicht: Innenschicht 1 oz, Außenschicht 1 oz

Oberflächenveredelung: ENIG (Elektrolöses Nickel-Immersionsgold)

Lötmaske: Grün mit weißen Buchstaben

Größe der Platte: 120 mm x 30 mm = 1 Stück

Durchlöchend beschichtete Kupferdicke (PTH): 25 μm (IPC-Klasse 3)

Kantenplattierung: Metallkantenplattierung (Kantenplattierung / gecastelte Löcher)

Aufstapelung

Weiterbildung 1: RO4350B Laminat Eigenschaften, Parameter und Verarbeitung

RO4350B ist ein Kohlenwasserstoffkeramiklaminat aus der RO4000®-Serie der Rogers Corporation, das für eine hohe Frequenzleistung zu einem mit den Standard-FR-4-Fertigungsprozessen kompatiblen Preis entwickelt wurde.

Schlüsselparameter (aus dem Datenblatt der Rogers RO4000-Serie)

Anwendungsbereiche

Aufgrund seines stabilen Dk über Frequenz und Temperatur und seines geringen Ablösungsfaktors wird RO4350B weit verbreitet in:

Fahrzeugradar (77 GHz und 24 GHz)

5G-Infrastruktur (massive MIMO, kleine Zellen)

Mikrowellenkreise (Leistungsverstärker, LNA)

Satellitenkommunikation (Ku-Band, Ka-Band)

Hochgeschwindigkeits-Digitalfunktionen (Hintergründe, Prüfgeräte)

Schlüsselfaktoren für die Verarbeitung von RO4350B

Im Gegensatz zu PTFE-basierten Materialien (z. B. RO3000-Serie) bietet RO4350B erhebliche Herstellungsvorteile:

Nicht benötigt:RO4350B ist ein thermosetzendes Kohlenwasserstoffmaterial, nicht PTFE.

Bohrungen:Standard-Karbidbohrer sind kompatibel. Empfohlene Oberflächengeschwindigkeit: 300-500 SFM (90-150 m/min). Chiplast: 0,002-0,004 Zoll/Umdrehung. Vermeiden Sie Geschwindigkeiten > 500 SFM, um übermäßigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.Erwartete Rauheit der Lochwand: 8 bis 25 μm.

PTH-Verarbeitung:Desmear ist für doppelseitige Platten aufgrund des hohen Tg (> 280°C) in der Regel nicht erforderlich.Rogers empfiehlt, nicht mit Etchback zu arbeiten, da es Füllstoffpartikel lösen kann..

Routing:Verwenden Sie Karbid-Mehrflöten-Spiral-Chip-Brecher.

Oxidationsbetrachtung:Langfristige Exposition gegenüber hochtemperaturen oxidativen Umgebungen kann die dielektrischen Eigenschaften von Kohlenwasserstoff-basierten Materialien verändern.

Erweitertes Lernen 2: Blinde und verborgene Wege – Warum sie verwenden?

Bei komplexen Mehrschicht-PCBs wie dieser 8-Schichtplatte müssen nicht alle Löcher durch die gesamte Dicke gehen.

Definitionen

In diesem Produkt: 1-2 Blindvias und 5-6 Buried Vias

1-2 Blind-Via: Verbindet Schicht 1 (oberste RO4350B) mit Schicht 2 (erste FR-4-Innenschicht).Dies ermöglicht ein Hochfrequenzsignal, um das Board von der oberen Schicht zu betreten und sofort zu einer inneren Schicht zu gehen, ohne durch die gesamte Stack-up stubbing.

5-6 Buried Via: Verbindet Schicht 5 mit Schicht 6 vollständig innerhalb des FR-4-Kerns. Diese innere Verbindung ist nach der letzten Lamination vollständig versteckt.

Warum Blinde und Vergrabene Wege?

Höhere Routingdichte:Durch die Freisetzung der Oberfläche an den äußeren Schichten ermöglichen die Blindvias die Platzierung von mehr Komponenten und Spuren.

Verbesserte Signalintegrität (SI):Ein Durchgang erzeugt einen langen Stub (unbenutzte Teil des Durchgangsglases), der als Impedanzdiskontinuität und Resonanzantenne bei hohen Frequenzen fungiert.Blinde Durchläufe beseitigen oder reduzieren die Stäbe erheblich, wobei die Signalqualität für Multi-Gigabit- oder HF-Signale erhalten bleibt.

Verbesserte Leistungsintegrität (PI):Vergrabene Durchgänge können verwendet werden, um tief in der Platine niedrige Induktivitätsverbindungen zwischen Strom und Boden zu schaffen, wodurch Lärm reduziert wird.

Verringerte Schichtzahl (Potenzial):Eine effiziente Nutzung von Blind-/Buri-Vias kann manchmal die Gesamtzahl der für ein komplexes Routing-Schema erforderlichen Schichten reduzieren.

Miniaturisierung:Kleine Pad-Größen sind mit Blind-Vias (insbesondere laserbohrte Mikrovia) möglich, die einen feineren Komponentenbruch ermöglichen.

Weitere Merkmale dieses Entwurfs

mit einer Breite von mehr als 20 mm,Durchschnitte (wahrscheinlich die vergrabenen Durchschnitte oder bestimmte blinde Durchschnitte) werden mit Harz gefüllt und dann verhüllt.und erhöht die Zuverlässigkeit in sequentiellen Laminationsverfahren.

25 μm Kupfer in Löchern (IPC-Klasse 3):Dies übersteigt die typische Anforderung der IPC-Klasse 2 (20 μm).Das dickere Kupfer sorgt für eine robuste mechanische und thermische Erschöpfung.

Metallkanten:Die Kupferbeschichtung an der Plattenumrisse (Kantenbeschichtung) sorgt für eine EMI-Schirmung, ermöglicht das Lötwerk von Platte zu Platte (Castellationen) oder verbessert die Wärmeleitfähigkeit entlang der Kante.

Schlussfolgerung: Ein speziell konstruierter Hybrid

Dieses 8-Schicht-Board veranschaulicht die moderne PCB-Technik für Mixed-Signal-Anwendungen.Der Konstrukteur erreicht einen geringen Verlust und ein stabiles Dk für Hochfrequenz- oder Schnellsignale.Der FR-4 Tg180-Kern bietet einen kostengünstigen, mechanisch starren Mittelsektion für die Stromverteilung und Niedriggeschwindigkeitssignale.

Die Verwendung von 1-2 Blind- und 5-6 Buried-Vias zeigt ein Engagement für Signalintegrität und Routingdichte.während IPC-Klasse 3-Beschichtung (25 μm Kupfer) und harzverstopfte Schläuche eine langfristige Zuverlässigkeit gewährleistenDieser hybride Ansatz ist eine zunehmend verbreitete Strategie in den Bereichen Automobilradar, 5G-Infrastruktur und Raumfahrttelemetrie, bei denen Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit in Einklang gebracht werden müssen.