M6-Material 14-Schicht-Hochgeschwindigkeits-Laminat mit geringen Verlusten M6-Mehrschicht-Hybrid-PCB mit Multi-Point-Impedanzkontrolle

Ein 14-Schicht-M6-PCB mit Mehrpunkteimpedanzsteuerung

Da die Datenraten über 25 Gbps hinaus in den Bereich von 56G und 112G PAM4 vordringen, erreichen herkömmliche PCB-Materialien wie der Standard FR-4 ihre praktischen Grenzen.und die Wahl des Laminatmaterials bestimmt direkt, ob ein Hochgeschwindigkeitsdesign erfolgreich ist oder nichtDieser Artikel untersucht ein ausgeklügeltes 14-Schicht-Board, das auf M6-Material gebaut wurde, mit einer strengen Impedanzkontrolle an fünf kritischen Punkten, IPC-3-Klasse Zuverlässigkeit,und durch Verarbeitungstechniken fortgeschritten.

Produktfoto: Das 14-Schicht-Hochgeschwindigkeitsbrett

Anzahl der Schichten: 14 Schichten

Ausgangsmaterial: M6-Baureihe (Laminat R-5775 ((N), Prepreg R-5670 ((N))

Endplattendicke: 2,406 mm

Kupfergewicht: Innenlagen 0,5 Unzen fertiges Kupfer, Außenlagen 1 Unze fertiges Kupfer

Lötmaske: Grün mit weißen Buchstaben

Oberflächenbeschichtung: Nickel-Palladium-Gold (ENEPIG)

Größe der Platte: 106 mm x 102 mm = 1 Stück

Qualitätsstandard: IPC-3-Klasse (hohe Zuverlässigkeit)

Impedanzregelung: 5 Differentialpaare, jeweils auf 100Ω ± 10% gesteuert

Durchlöcher: 0,2 mm Durchmesser, mit Harz verstopft, elektroplattiert zur Oberflächenglättung

Was ist M6 Board Material?

M6 ist ein Hochgeschwindigkeits-Laminat mit geringen Verlusten aus der Megtron-Serie, das speziell für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen eine überlegene Signalintegrität bei hohen Frequenzen erforderlich ist.

• Laminat: R-5775 (N) Die Kerndielektrisches Material
• Prepreg: R-5670(N) Die Verklebungsfolie für mehrschichtige Lamination

Beide sind als "High Speed, Low Loss Multi-Layer Materials" mit einer niedrigen Dk-Glasstoffkonstruktion eingestuft, was die Signalverbreitungsverzögerung reduziert und die Impedanzkonsistenz verbessert.

Schlüsselparametertabelle (aus dem Datenblatt R-5775 ((N))

M6 Materialvarianten (Kerntypen)

M6 ist in mehreren Kerndicken erhältlich, jede mit spezifischen Glasstoffformen und Harzgehalt:

Anwendungsbereiche für M6

Hochleistungsrechner (Server, Switches, Router)

mit einer Leistung von mehr als 100 W

Telekommunikationsinfrastruktur (5G-Basisstationen, Backhaul)

Prüf- und Messgeräte

Luft- und Raumfahrt (Radar, elektronische Kriegsführung)

Schlüsselverarbeitungsstellen für M6

Auf der Grundlage der Verfahrensleitlinie M6 müssen die Hersteller Folgendes beachten:

Aufbewahrung: Prepreg R-5670 sollte bei ≤ 23°C und ≤ 50% RE aufbewahrt werden.

Bindungsbehandlung der inneren Schicht: Schwarz/braunes Oxid ist akzeptabel, jedoch wird eine alternative Oxidbehandlung (Peroxid/Schwefel-Etztechnologie) bevorzugt.Nach der Oxidbehandlung wird empfohlen, bei 105°C 20-30 Minuten zu backen..

Bohren: Verwenden Sie hohe Helixwinkel-Bits und geschmierte Einstiegsblätter (z. B. LE-Blätter).20 μm/Umdrehung Chiplast3000 Treffpunkte.

Desmear: M6 hat einen geringeren Gewichtsverlust als Standard-FR-4 (R-1766).Für Hybridkonstruktionen mit FR-4, wird ein kombiniertes Verfahren (Plasma Halbzeit + Permanganat ohne Schwellung) empfohlen.

ENIG Vorsichtsmaßnahmen: Bei Verwendung von ENIG (wie dieses Produkt) ist vor dem Nickeln bei 150°C für 5 Stunden oder bei Raumtemperatur für 1 Woche zu backen, um Beschichtungsfehler zu vermeiden.

Lamination: Erwärmungsgeschwindigkeit: 2,0 bis 4,0 °C/min. Druck: 3,0 bis 4,0 MPa. Die Produkttemperatur muss 75 Minuten lang 185 °C überschreiten. Vakuumstillstand bei 90 bis 130 °C (30 Minuten nach dem Start).

Impedanztypen

Impedanzsteuerung ist die Praxis, die charakteristische Impedanz einer Übertragungsleitung an die Quelle und Lastimpedanzen anzupassen, um Signalreflexionen zu minimieren.Fünf Differentialpaare werden auf 100Ω ± 10% gesteuert.Lassen Sie uns die wichtigsten Impedanztypen untersuchen und wie sie angewendet werden.

Einseitige Impedanz

Ein einzelner Leiter, der auf eine Bodenebene verwiesen wird (typischerweise auf einer benachbarten Schicht).

Differenzimpedanz

Dies ist der Typ, der im aktuellen Produkt verwendet wird. Zwei abgestimmte Spuren, die gleiche und entgegengesetzte Signale tragen. Die Differenzimpedanz ist die Impedanz zwischen den beiden Spuren.Der Standardwert für Hochgeschwindigkeitsdifferentialpaare (USB), PCIe, Ethernet, LVDS) ist 100Ω.

Warum ein 100Ω-Differenzial?Dieser Wert gleicht den Stromverbrauch, die Geräuschdichtigkeit und die Kompatibilität mit Standardtransceiver-Designs aus.

Koplanare Impedanz

Die Spuren werden neben einer Referenzebene unten auf Bodenflächen in derselben Schicht (über angrenzende Bodenströme) verwiesen.häufig in HF-Designs verwendet oder wenn der Schicht-zu-Schicht-Ausstand inkonsistent ist.

Microstrip gegen Stripline

Impedanzstrukturen in diesem Produkt

Aus dem Impedanzrechnungsblatt können wir zwei verschiedene Strukturen erkennen:

1. Randgekoppelte beschichtete Mikrostrip 1B (Impedanz 1 und 2 L1 und L14)

2. Randgekoppelte Offset-Streifenlinie 1B1A (Impedanz 3, 4, 5 ¢ L5, L10, L12)

Warum fünf Impedanzkontrollpunkte?

Die fünf gesteuerten Differentialpaare (L1, L14, L5, L10, L12) spiegeln die Komplexität der Hochgeschwindigkeitsvermittlung wider:

L1 und L14 (Außenschichten): Wahrscheinlich für Signale, die ohne Durchgänger in die Platine gelangen/aus ihr gelangen müssen, oder für Prüfstellen.

L5, L10, L12 (innere Schichten): Stripline-Strukturen für lange Hochgeschwindigkeitsstrecken, die einen maximalen EMI-Schutz und eine gleichbleibende Impedanz über längere Strecken erfordern.

Die dielektrische Höhe jeder Schicht (H1/H2) und Dk (Er1/Er2) unterscheiden sich aufgrund der Stapelung und erfordern eine unabhängige Anpassung der Spurenbreite (W) und des Abstands (S) – genau wie in den Spalten "Anpasst" dargestellt.

Zusätzliche Zuverlässigkeitsmerkmale

Zu den wichtigsten Anforderungen gehören:

100% elektrische Prüfung der Kontinuität und Isolierung

Strengere Anforderungen an den Ringring (mindestens 50% des Pads)

Strengere Qualität der Lochwände (keine Hohlräume, keine Risse nach thermischer Belastung)

Vollständige Befüllung der plattierten Löcher (keine Löcher im Kupfer)

0.2 mm Durchschnitte: Harzverstrickung + Elektroplattierung

Kleine Durchläufe (0,2 mm Durchmesser) sind Standard für Hochdichte-Konstruktionen.

Allerdings können offene Durchläufe Probleme verursachen:

Schweißschweiß während der Montage

Ein eingeschlossener Fluss verursacht Ausgasung

Ungleichmäßige Oberfläche für die Anbringung von Bauteilen

Die Verstopfung mit Harz füllt die Via vollständig mit einem nicht leitfähigen Epoxidharz.

Dies ermöglicht:

Durchschnitts-In-Pad-Konstruktion (Via direkt unter den BGA-Pads)

Verbesserte Zuverlässigkeit (keine Hohlräume, keine eingeschlossenen Verunreinigungen)

Eine bessere Wärmeableitung (feste Kupferkappe)

Schlussfolgerung

Dieses 14-schichtige M6 PCB repräsentiert den Stand der Technik im Hochgeschwindigkeits-Digitaldesign.Zuverlässigkeitsklasse IPC-3Die Platine ist speziell für Anwendungen konzipiert, die eine Signalintegrität von mehr als 25 Gbps erfordern.

Die Verwendung von Mikroband (L1, L14) und Offset-Band (L5, L10, L12) zeigt ein ausgefeiltes Verständnis der Impedanzkontrolle über verschiedene Schichttypen hinweg.Für Ingenieure, die ähnliche Platten spezifizieren, die Aufmerksamkeit auf Materiallagerung, Bohrparameter, Entschmierungszyklen und ENIG-Vorbacken (wie in der Prozessleitlinie M6 beschrieben) ist für den Erfolg des ersten Durchgangs unerlässlich.