8-слойная печатная плата со слепыми переходами из материала RO4350B и MT40 с контролируемым импедансом

Эта специальная 8-слойная гибридная диэлектрическая печатная плата использует симметричную структуру: 0,168 мм RO4350B на верхних и нижних сторонах, в сочетании с сердечником I-Tera MT40 толщиной 0,381 мм и препрегом MT40 толщиной 0,1245 мм. Окончательная толщина после прессования достигает 1,636 мм. Внешние слои несут медь толщиной 1 унция, а внутренние слои используют медь толщиной 0,5 унции. Плата имеет зеленую паяльную маску и белую шелкографию, а также палладиево-золотое поверхностное покрытие. Размер платы составляет 179 мм × 121 мм (1 шт.). Конструкция включает глухие переходные отверстия L1-L2 и L7-L8. Верхний слой имеет проводники шириной 6 мил, рассчитанные на импеданс 50 Ом для несимметричных линий.

Спецификация печатной платы

Приведенная ниже таблица обобщает все основные производственные параметры этой гибридной печатной платы.

Структура печатной платы

Введение в ламинат RO4350B & I-Tera MT40

I-Tera MT40 разработан для высокоскоростных цифровых и ВЧ/СВЧ печатных плат. Он обеспечивает стабильную диэлектрическую проницаемость (Dk) в диапазоне температур от -55°C до +125°C на частотах до W-диапазона, с низким коэффициентом потерь (Df) 0,0031. MT40 является экономичной альтернативой СВЧ-материалам на основе ПТФЭ. MT40 предлагается в виде ламината и препрега, совместим со стандартными процессами изготовления FR-4 и не требует специальной обработки сквозных отверстий для ПТФЭ. Он поддерживает несколько циклов оплавления и повторного ламинирования, обладает стойкостью к CAF и соответствует требованиям RoHS.

RO4350B — это известный ламинат на основе углеводородов с керамическим наполнителем для ВЧ и СВЧ цепей. Он поддерживает низкий коэффициент потерь на СВЧ частотах, обеспечивая стабильные электрические характеристики для ВЧ-трасс с контролируемым импедансом. Его стабильная Dk и низкая Df минимизируют затухание сигнала, что важно для высокочастотных линий передачи. RO4350B имеет определенный профиль КТР, отличающийся от стандартных материалов FR4 материалов, что является ключевым фактором при гибридном ламинировании.

Обоснование конструкции этой 8-слойной гибридной диэлектрической структуры-структура

1. Логика высокочастотного проектирования для двустороннего RO4350B с центральным I-Tera MT40

Верхний и нижний внешние слои используют RO4350B толщиной 0,168 мм. Благодаря низкому Df и стабильной диэлектрической проницаемости RO4350B, он обеспечивает низкое затухание СВЧ-сигнала. Эти свойства материала делают его идеальным для ВЧ-трассировки с несимметричным импедансом 50 Ом на верхнем слое, сохраняя целостность сигнала при распространении ВЧ-сигналов по проводникам шириной 6 мил.

Центральный сердечник I-Tera MT40 толщиной 0,381 мм использует высокую температуру стеклования Tg 215°C и высокую температуру разложения Td 360°C MT40. Эти тепловые характеристики обеспечивают прочную механическую поддержку и стабильную тепловую производительность для 8-слойной структуры. Использование MT40 для внутренних слоев позволяет избежать высокой стоимости материалов, связанной с изготовлением платы полностью из RO4350B.

Препрег MT40 толщиной 0,1245 мм выбран из-за его стабильного потока смолы и четко определенных диэлектрических свойств. Благодаря стабильным характеристикам Dk MT40, этот препрег точно настраивает межслойную диэлектрическую толщину. В сочетании с внешними сердечниками RO4350B сборка структуры стабильно достигает целевой конечной толщины 1,636 мм с управляемым допуском по толщине.

2. Производственные проблемы и стратегии улучшения для этой 8-слойной трехкомпонентной структуры

RO4350B и I-Tera MT40 имеют различные свойства КТР. Поведение термического расширения RO4350B отличается от MT40, который имеет эпоксидную матрицу с высокой Tg 215°C. При воздействии тепла во время ламинирования несоответствие скоростей расширения создает межфазное напряжение, которое может привести к расслоению или деформации платы. Для противодействия этому различию свойств материала производители применяют сегментированный градиентный нагрев и медленные циклы охлаждения для постепенного снятия термического напряжения.

Эта 8-слойная структура достигает 1,636 мм после прессования, и смещение слоев является известным риском. Хотя сам MT40 поддерживает несколько циклов ламинирования, толстые многослойные структуры по-прежнему подвержены риску смещения слоев. Добавление регистрационных меток и выравнивание распределения давления по плитам пресса помогают поддерживать выравнивание слоев во время ламинирования.

Импеданс напрямую зависит от диэлектрической проницаемости и диэлектрической толщины. RO4350B и MT40 имеют свои фиксированные значения Dk. Любое изменение толщины входящего субстрата изменит физическое расстояние между медными плоскостями и сместит показания импеданса. Проверка входящих материалов имеет решающее значение для фиксации допуска толщины ламината перед производством.

3. Преимущества соотношения цены и производительности этой 8-слойной гибридной структуры по сравнению с платами из чистого RO4350B

Если бы вся структура использовала RO4350B, общие затраты на материалы были бы существенными. Замена внутреннего сердечника и препрега на I-Tera MT40 значительно снижает затраты на материалы, делая эту структуру подходящей для массового производства средне- и крупносерийных ВЧ-модулей.

Высокая Tg (215°C) и высокая Td (360°C) MT40 в сочетании с его способностью выдерживать несколько циклов оплавления превосходят чисто керамические высокочастотные субстраты по тепловой надежности. Эти тепловые свойства позволяют плате выдерживать многократную сборку SMT без деградации.

Только верхний и нижний сигнальные слои используют RO4350B, низкий Df которого требуется для ВЧ-передачи. Внутренние силовые и земляные слои используют MT40, который имеет стабильную Dk для цифровых и силовых функций. Такое выборочное использование материалов соответствует свойствам материала функциям цепи и устраняет ненужные потери высокочастотных материалов.