8-layer Blind Vias PCB RO4350B e materiale MT40 con controllo dell'impedenza

Questo PCB dielettrico ibrido personalizzato a 8 strati utilizza uno stack-up simmetrico: 0,168 mm RO4350B sui lati superiore e inferiore, abbinato a un nucleo I-Tera MT40 da 0,381 mm e prepreg MT40 da 0,1245 mm. Lo spessore finito pressato raggiunge 1,636 mm. Gli strati esterni trasportano rame finito da 1 oz, mentre gli strati interni utilizzano rame da 0,5 oz. La scheda è rifinita con maschera di saldatura verde e serigrafia bianca, e trattamento superficiale al palladio oro. La dimensione della scheda è 179 mm × 121 mm (1 PZ). Il design include via cieche L1-L2 e L7-L8. Lo strato superiore presenta tracce da 6 mil costruite per un'impedenza single-ended di 50 ohm.

Specifiche PCB

La tabella sottostante riassume tutti i parametri di produzione principali per questo PCB ibrido.

Stack-up PCB

Introduzione al Laminato RO4350B & I-Tera MT40

I-Tera MT40 è progettato per applicazioni PCB digitali ad alta velocità e RF/microonde. Offre una costante dielettrica (Dk) stabile tra -55°C e +125°C fino a frequenze W-band, con un basso fattore di dissipazione (Df) di 0,0031. MT40 funge da alternativa conveniente ai materiali a microonde in PTFE. MT40 è offerto come laminato e prepreg, compatibile con i processi di fabbricazione FR-4 standard e non richiede lavorazioni speciali per fori passanti in PTFE. Supporta cicli multipli di riflusso e laminazione ripetuta, presenta resistenza CAF e soddisfa i requisiti RoHS.

RO4350B è un noto laminato idrocarburico riempito di ceramica per circuiti RF e microonde. Mantiene un basso fattore di dissipazione alle frequenze delle microonde, offrendo prestazioni elettriche costanti per tracce RF a impedenza controllata. La sua Dk stabile e la bassa Df minimizzano l'attenuazione del segnale, essenziale per le linee di trasmissione ad alta frequenza. RO4350B ha un profilo CTE definito diverso dai materiali FR4 standard, un fattore chiave da considerare durante la laminazione ibrida.

Razionalità del Design di Questo Stack Dielettrico Ibrido a 8 Strati-up

1. Logica di Progettazione ad Alta Frequenza per RO4350B Dual-Sided con I-Tera MT40 Centrale

Gli strati esterni superiore e inferiore adottano RO4350B da 0,168 mm. Grazie alla Df intrinsecamente bassa e alla costante dielettrica stabile di RO4350B, l'attenuazione del segnale a microonde rimane bassa. Queste proprietà del materiale lo rendono ideale per il routing RF single-ended a 50Ω sullo strato superiore, preservando l'integrità del segnale mentre i segnali RF viaggiano lungo le tracce da 6 mil.

Il nucleo centrale I-Tera MT40 da 0,381 mm sfrutta l'elevata Tg di 215°C e l'elevata temperatura di decomposizione Td di 360°C di MT40. Queste proprietà termiche forniscono un robusto supporto meccanico e prestazioni termiche stabili per lo stack a 8 strati. L'uso di MT40 per gli strati interni evita l'alto costo del materiale associato alla costruzione di una scheda interamente in RO4350B.

Il prepreg MT40 da 0,1245 mm è selezionato per il suo flusso di resina costante e le proprietà dielettriche ben definite. Con le caratteristiche Dk stabili di MT40, questo prepreg regola precisamente lo spessore dielettrico inter-strato. Se combinato con i nuclei RO4350B esterni, l'assemblaggio dello stack raggiunge costantemente lo spessore finito target di 1,636 mm con una tolleranza di spessore gestibile.

2. Sfide di Produzione e Strategie di Miglioramento per Questo Stack a Tre Materiali a 8 Strati

RO4350B e I-Tera MT40 hanno proprietà CTE dissimili. Il comportamento di espansione termica di RO4350B differisce da MT40, che ha una matrice epossidica con alta Tg di 215°C. Quando esposti al calore durante la laminazione, i tassi di espansione non corrispondenti creano stress interfaciale, che può portare a delaminazione o deformazione della scheda. Per contrastare questa differenza nelle proprietà del materiale, i fabbricanti implementano cicli di riscaldamento graduale segmentato e raffreddamento lento per rilasciare gradualmente lo stress termico.

Questo stack a 8 strati raggiunge 1,636 mm dopo la pressatura e lo spostamento degli strati è un rischio noto. Mentre MT40 stesso supporta cicli di laminazione multipli, le strutture multistrato spesse affrontano ancora il rischio di spostamento degli strati. L'aggiunta di target di registrazione e l'equalizzazione della distribuzione della pressione attraverso le piastre di pressatura aiutano a mantenere l'allineamento degli strati durante la laminazione.

L'impedenza è direttamente governata dalla costante dielettrica e dallo spessore dielettrico. RO4350B e MT40 hanno ciascuno i propri valori Dk fissi. Qualsiasi variazione nello spessore del substrato in ingresso altererà la distanza fisica tra i piani di rame e modificherà le letture di impedenza. L'ispezione del materiale in ingresso è fondamentale per bloccare la tolleranza dello spessore del laminato prima della produzione.

3. Vantaggi Costo-Prestazioni di Questo Stack Ibrido a 8 Strati rispetto alle Schede Interamente in RO4350B

Se l'intero stack utilizzasse RO4350B, il costo totale del materiale sarebbe considerevole. La sostituzione dei nuclei interni e degli strati di prepreg con I-Tera MT40 riduce significativamente i costi dei materiali, rendendo questo stack adatto alla produzione di massa di moduli RF di medie e grandi dimensioni.

L'elevata Tg (215°C) e l'elevata Td (360°C) di MT40, unite alla sua capacità di sopravvivere a cicli di riflusso multipli, superano i substrati in ceramica ad alta frequenza pura in termini di affidabilità termica. Queste proprietà termiche consentono alla scheda di resistere all'assemblaggio SMT ripetuto senza degradazione.

Solo gli strati di segnale superiore e inferiore utilizzano RO4350B, la cui bassa Df è richiesta per la trasmissione RF. Gli strati interni di alimentazione e di massa si affidano a MT40, che ha una Dk stabile per funzioni digitali e di alimentazione. Questa distribuzione selettiva dei materiali abbina le proprietà del materiale alla funzione del circuito ed elimina gli sprechi non necessari di materiali ad alta frequenza.