8-lagige Blind-Vias-Leiterplatte RO4350B und MT40 Material Impedanzkontrolle

Diese kundenspezifische 8-lagige Hybrid-Dielektrikum-Leiterplatte verwendet einen symmetrischen Aufbau: 0,168 mm RO4350B auf der Ober- und Unterseite, gepaart mit einem 0,381 mm I-Tera MT40 Kern und 0,1245 mm MT40 Prepreg. Die fertige Pressdicke erreicht 1,636 mm. Die äußeren Lagen tragen 1oz fertigen Kupfer, während die inneren Lagen 0,5oz Kupfer verwenden. Die Platine ist mit grüner Lötmaske und weißer Siebdruckfarbe sowie Palladium-Gold-Oberflächenbehandlung versehen. Die Platinengröße beträgt 179 mm × 121 mm (1 Stück). Das Design beinhaltet vergrabene Vias L1-L2 und L7-L8. Die oberste Lage verfügt über 6mil Leiterbahnen, die für eine 50-Ohm-Single-Ended-Impedanz ausgelegt sind.

Leiterplattenspezifikation

Die folgende Tabelle fasst alle Kernfertigungsparameter für diese Hybrid-Leiterplatte zusammen.

Leiterplattenaufbau

RO4350B & I-Tera MT40 Laminat Einführung

I-Tera MT40 ist für Hochgeschwindigkeits-Digital- und RF/Mikrowellen-Leiterplattenanwendungen konzipiert. Es liefert eine stabile Dielektrizitätskonstante (Dk) über den Temperaturbereich von -55°C bis +125°C bis zu W-Band-Frequenzen, mit einem niedrigen Verlustfaktor (Df) von 0,0031. MT40 ist eine kostengünstige Alternative zu PTFE-Mikrowellenmaterialien. MT40 wird als Laminat und Prepreg angeboten, ist mit Standard-FR-4-Fertigungsprozessen kompatibel und erfordert keine spezielle PTFE-Durchgangslochverarbeitung. Es unterstützt mehrere Reflow- und wiederholte Laminierzyklen, verfügt über CAF-Beständigkeit und erfüllt die RoHS-Anforderungen.

RO4350B ist ein bekanntes, keramikgefülltes Kohlenwasserstofflaminat für RF- und Mikrowellenschaltungen. Es behält einen niedrigen Verlustfaktor über Mikrowellenfrequenzen bei und liefert eine konsistente elektrische Leistung für impedanzkontrollierte RF-Leiterbahnen. Seine stabile Dk und niedrige Df minimieren die Signalabschwächung, was für Hochfrequenz-Übertragungsleitungen unerlässlich ist. RO4350B hat ein definiertes CTE-Profil, das sich von Standard-FR4 Materialien unterscheidet, ein wichtiger Faktor, der bei der Hybridlaminierung berücksichtigt werden muss.

Design-Rationalität dieses 8-lagigen Hybrid-Dielektrikum-Aufbaus-Aufbau

1. Hochfrequenz-Designlogik für doppelseitiges RO4350B mit mittlerem I-Tera MT40

Die oberen und unteren Außenlagen verwenden 0,168 mm RO4350B. Dank des inhärent niedrigen Df und der stabilen Dielektrizitätskonstante von RO4350B wird die Mikrowellensignalabschwächung gering gehalten. Diese Materialeigenschaften machen es ideal für das 50Ω Single-Ended-RF-Routing auf der obersten Lage und erhalten die Signalintegrität, während RF-Signale entlang der 6mil Leiterbahnen wandern.

Der zentrale 0,381 mm I-Tera MT40 Kern nutzt die hohe Tg von 215°C und die hohe Zersetzungstemperatur Td von 360°C von MT40. Diese thermischen Eigenschaften liefern eine robuste mechanische Unterstützung und eine stabile thermische Leistung für den 8-lagigen Aufbau. Die Verwendung von MT40 für die inneren Lagen vermeidet die hohen Materialkosten, die mit dem Bau einer reinen RO4350B-Platine verbunden sind.

Das 0,1245 mm MT40 Prepreg wird wegen seines konsistenten Harzflusses und seiner gut definierten dielektrischen Eigenschaften ausgewählt. Mit den stabilen Dk-Eigenschaften von MT40 stimmt dieses Prepreg die dielektrische Dicke zwischen den Lagen präzise ab. In Kombination mit den äußeren RO4350B-Kernen erreicht die Aufbauanordnung konsistent die Ziel-Enddicke von 1,636 mm mit einer beherrschbaren Dickentoleranz.

2. Fertigungsherausforderungen und Verbesserungsstrategien für diesen 8-lagigen Drei-Material-Aufbau

RO4350B und I-Tera MT40 haben unterschiedliche CTE-Eigenschaften. Das thermische Ausdehnungsverhalten von RO4350B unterscheidet sich von dem von MT40, das eine Epoxidmatrix mit einer hohen Tg von 215°C aufweist. Wenn es während der Laminierung Hitze ausgesetzt wird, erzeugen unterschiedliche Ausdehnungsraten Spannungen an der Grenzfläche, die zu Delamination oder Verzug der Platine führen können. Um diesen Unterschied in den Materialeigenschaften auszugleichen, implementieren Hersteller segmentierte Gradientenheiz- und langsame Abkühlzyklen, um thermische Spannungen allmählich abzubauen.

Dieser 8-lagige Aufbau erreicht nach dem Pressen 1,636 mm, und Lagenversatz ist ein bekanntes Risiko. Während MT40 selbst mehrere Laminierzyklen unterstützt, sind dicke Mehrlagenstrukturen immer noch dem Risiko von Lagenverschiebungen ausgesetzt. Das Hinzufügen von Registrierungszielen und die gleichmäßige Druckverteilung über die Pressplatten helfen, die Lagen ausrichtung während der Laminierung aufrechtzuerhalten.

Die Impedanz wird direkt durch die Dielektrizitätskonstante und die dielektrische Dicke bestimmt. RO4350B und MT40 haben jeweils ihre eigenen festen Dk-Werte. Jede Variation der Dicke des eingehenden Substrats verändert den physischen Abstand zwischen den Kupferflächen und verschiebt die Impedanzwerte. Die Inspektion des eingehenden Materials ist entscheidend, um die Dickentoleranz des Laminats vor der Produktion festzulegen.

3. Kosten-Leistungs-Vorteile dieses 8-lagigen Hybrid-Aufbaus im Vergleich zu reinen RO4350B-Platinen

Wenn der gesamte Aufbau RO4350B verwenden würde, wären die gesamten Materialkosten erheblich. Der Austausch von inneren Kern- und Prepreg-Lagen durch I-Tera MT40 reduziert die Materialkosten erheblich, wodurch dieser Aufbau für die Massenproduktion von mittelgroßen bis großen RF-Modulen geeignet ist.

Die hohe Tg (215°C) und die hohe Td (360°C) von MT40, gepaart mit seiner Fähigkeit, mehrere Reflow-Zyklen zu überstehen, übertreffen reine keramische Hochfrequenzsubstrate in Bezug auf die thermische Zuverlässigkeit. Diese thermischen Eigenschaften ermöglichen es der Platine, wiederholte SMT-Montagen ohne Verschlechterung zu überstehen.

Nur die oberen und unteren Signallagen verwenden RO4350B, dessen niedriger Df für die RF-Übertragung erforderlich ist. Innere Strom- und Masselagen verlassen sich auf MT40, das eine stabile Dk für digitale und Stromversorgungsfunktionen aufweist. Diese selektive Materialbereitstellung passt die Materialeigenschaften an die Schaltungsfunktion an und eliminiert unnötige Hochfrequenzmaterialverschwendung.