Recolección híbrida de alta frecuencia: Ingeniería de una placa de 8 capas con RO4350B, FR-4 y laminación secuencial

Recolección híbrida de alta frecuencia: Ingeniería de una placa de 8 capas con RO4350B, FR-4 y laminación secuencial

A medida que las comunicaciones inalámbricas, los radares automotrices y los sistemas digitales de alta velocidad avanzan hacia frecuencias de varios gigahertz, la elección del material de la placa de circuito se vuelve crítica.Las limitaciones de costes a menudo impiden el uso de laminados de alto rendimiento en toda una placa multicapaLa solución es una combinación híbrida de Rogers RO4350B para capas de alta frecuencia con FR-4 estándar para el resto.

Este artículo examina un diseño sofisticado de 8 capas que aprovecha lo mejor de ambos mundos: baja pérdidaNo se incluyen en la lista.También exploraremos las propiedades únicas de RO4350B, así como la implementación de vías ciegas,vías enterradas, y vías con resina.

Imagen del producto: La placa híbrida de 8 capas

Estructura: PCB multicapa de 8 capas

El espesor del tablero acabado: 1.553 mm

Peso de cobre: capa interior 1 oz, capa exterior 1 oz

Finitura superficial: ENIG (oro de inmersión de níquel sin electro)

Máscara de soldadura: Verde con letras blancas

Tamaño del panel: 120 mm x 30 mm = 1 pieza

El espesor del cobre revestido por agujero (PTH): 25 μm (clasificación IPC 3)

Revestimiento de bordes: bordes metálicos (bordeado de bordes / agujeros acribillados)

El acoplamiento

Aprendizaje ampliado 1: RO4350B Laminado Propiedades, parámetros y procesamiento

RO4350B es un laminado cerámico de hidrocarburos de la serie RO4000® de Rogers Corporation, diseñado para ofrecer un rendimiento de alta frecuencia a un costo compatible con los procesos de fabricación estándar FR-4.

Parámetros clave (de la hoja de datos de la serie RO4000 de Rogers)

Áreas de aplicación

Debido a su Dk estable en frecuencia y temperatura, y bajo factor de disipación, RO4350B se utiliza ampliamente en:

Radar para automóviles (77 GHz y 24 GHz)

Infraestructura 5G (MIMO masivo, células pequeñas)

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

Comunicaciones por satélite (banda Ku, banda Ka)

El número de unidad de ensayo de la unidad de ensayo será el número de unidad de ensayo de la unidad de ensayo.

Puntos clave de procesamiento para el RO4350B

A diferencia de los materiales basados en PTFE (por ejemplo, la serie RO3000), RO4350B ofrece importantes ventajas de fabricación:

No se requiere un grabado de sodio:RO4350B es un material de hidrocarburos termoestable, no PTFE. Los procesos estándar de desmacerado FR-4 (permanganato alcalino) o plasma (CF4/O2) son suficientes.

Perforación:Los taladros de carburo estándar son compatibles. Velocidad de superficie recomendada: 300-500 SFM (90-150 m/min). Carga del chip: 0.002-0.004 pulgadas/rev. Evite velocidades >500 SFM para evitar el desgaste excesivo de la herramienta.Estimada rugosidad de la pared del orificio: 8-25 μm.

Procesamiento de PTH:Por lo general, no se requiere un desmaciado para las tablas de doble cara debido a la alta Tg (> 280 °C).Rogers no recomienda el grabado, ya que puede aflojar las partículas de relleno.

Enrutamiento:Utilice rompehielos de carburo de varias flautas, velocidad de superficie inferior a 500 SFM, carga de 0,0010-0,0015 pulgadas/rev.

Consideración de la oxidación:La exposición prolongada a ambientes oxidativos a altas temperaturas puede cambiar las propiedades dieléctricas de los materiales a base de hidrocarburos.

Aprendizaje extendido 2: vías ciegas y vías enterradas – ¿Por qué usarlas?

En PCBs complejos de varias capas como este tablero de 8 capas, no todos los agujeros necesitan atravesar todo el grosor.

Las definiciones

En este producto: 1-2 vías ciegas y 5-6 vías enterradas

1-2 vía ciega: conecta la capa 1 (RO4350B superior) con la capa 2 (primera capa interior FR-4).Esto permite que una señal de alta frecuencia para entrar en la placa de la capa superior e inmediatamente ir a una capa interna sin chocar a través de toda la pila.

5-6 Via enterrada: conecta la capa 5 a la capa 6 completamente dentro del núcleo FR-4.

¿Por qué usar vías ciegas y enterradas?

Densidad de enrutamiento más alta:Al liberar el área superficial en las capas exteriores, las vías ciegas permiten colocar más componentes y rastros.

Mejor integridad de la señal (SI):A través de la vía crea un tallón largo (parte no utilizada del barril de vía) que actúa como una discontinuidad de impedancia y una antena resonante a altas frecuencias.Las vías ciegas eliminan o reducen significativamente los tapones, preservando la calidad de la señal para señales multi-gigabit o RF.

Mejor integridad de potencia (PI):Las vías enterradas se pueden utilizar para crear conexiones de baja inductancia entre los planos de potencia y tierra en el interior de la placa, reduciendo el ruido.

Número de capas reducido (potencial):El uso eficiente de vías ciegas / enterradas a veces puede reducir el número total de capas necesarias para un esquema de enrutamiento complejo.

Miniaturización:Los tamaños más pequeños de las almohadillas son posibles con vías ciegas (especialmente microvias perforadas con láser), lo que permite la ruptura de componentes de tono más fino.

Características adicionales de este diseño

Vias con tapón de resina:Las vías (probablemente las vías enterradas o ciertas vías ciegas) se llenan de resina y luego se cubren.y mejora la fiabilidad en los procesos de laminación secuencial.

25 μm Cobre en agujeros (clase 3 IPC):Esto excede el requisito típico de la clase 2 IPC (20 μm).El cobre más grueso garantiza una resistencia robusta a la fatiga mecánica y térmica.

Las partes de las máquinas de la sección 4 del presente anexoEl revestimiento de cobre en el contorno del tablero (revestimiento de borde) proporciona blindaje EMI, permite la soldadura de tablero a tablero (castellaciones) o mejora la conductividad térmica a lo largo del borde.

Conclusión: Un diseño híbrido diseñado con un propósito

Esta placa de 8 capas ejemplifica la ingeniería moderna de PCB para aplicaciones de señal mixta.el diseñador logra una baja pérdida y una Dk estable para señales de alta frecuencia o de borde rápido.El núcleo FR-4 Tg180 proporciona una sección media mecánicamente rígida y rentable para la distribución de energía y las señales de baja velocidad.

El uso de 1-2 vías ciegas y 5-6 vías enterradas demuestra un compromiso con la integridad de la señal y la densidad de enrutamiento,mientras que el revestimiento de la clase 3 IPC (25 μm de cobre) y las vías de resina aseguran la fiabilidad a largo plazoEste enfoque híbrido es una estrategia cada vez más común en el radar automotriz, la infraestructura 5G y la telemetría aeroespacial, donde el rendimiento, el coste y la fiabilidad deben equilibrarse.