Обзор производства печатных плат можно найти здесь: Microvia HDI печатные платы, ВЧ печатных платмонтаж, гибко-жёсткие печатных плат, Гибкие печатные платы
MEGTRON 6/6G - это передовой материал, разработанный для высокоскоростного сетевого оборудования, мэйнфреймов, тестеров ИС и высокочастотных измерительных приборов. Основными характеристиками MEGTRON 6/6G являются: низкая диэлектрическая проницаемость и коэффициент диэлектрической проницаемости, низкие потери при передаче и высокая теплостойкость; Td = 410°C (770°F). MEGTRON 6/6G соответствует спецификации IPC 4101 /102 /91.
Ламинаты Megtron 6 выпускаются 18 толщин, дополняемых широким диапазоном толщин препрегов и стилей стекла, включая различные плотно сплетенные, так называемые плоские стили стекла, чтобы избежать изменения импеданса, вызванного эффектом переплетения волокон. Смола равномерно покрывает поверхность этих плотных переплетений. Для нескольких видов стекла из препрега Megtron 6 можно выбрать три различных процента содержания смолы.
Наиболее существенным отличием является то, что Megtron 6 ламинируется так же, как и обычные материалы FR-4; несовместимые давление, температура, перемещение или время отверждения отсутствуют. Гибридные платы могут быть изготовлены за одно ламинирование с внутренними слоями из относительно недорогих материалов FR-4 и внешним слоем или слоями Megtron 6, с использованием фольгированной конструкции или конструкции с крышкой. Кроме того, более широкий выбор толщин и содержания смолы в сердцевине и препрегах Megtron 6 облегчает разработку схем и контроль импеданса.
Материалы печатных плат со стабильными значениями Df порядка 0,003 до, по крайней мере, 10 ГГц необходимы для удовлетворения бюджета потерь в каналах в высокоскоростных цифровых приложениях, таких как сетевые линейные карты для 40 Гбит/с и более высоких скоростей передачи данных. Различные материалы, некоторые из которых широко используются в радиочастотных печатных платах, имеют достаточно низкие значения Df, чтобы удовлетворять требованиям по потерям в высокоскоростных каналах передачи сигнала, например, в сетевых картах Ethernet со скоростью 40 Гбит/с, с безопасным запасом. Эти материалы стоят дороже, чем обычные ламинаты FR-4, поэтому распространены гибридные схемы, в которых высокоскоростные сети размещаются в слоях с низкими потерями, а менее важные цепи - в слоях FR-4 для экономии.
Компания Hemeixinpcb давно сотрудничает с корпорацией Rogers, которая является ведущим мировым производителем высокоэффективных диэлектриков, ламинатов и препрегов. Используя специальные материалы для высокочастотных схем, поставляемые корпорацией Rogers, мы создаем печатные платы с высокочастотными и высокоскоростными характеристиками. Наш ассортимент печатных плат Rogers разработан для обеспечения более высоких тепловых характеристик в тяжелых условиях эксплуатации.
По сравнению с обычной эпоксидной смолой для печатных плат, этот вид печатных плат отличается. Большинство печатных плат изготавливаются из материала, известного как FR-4 (огнестойкий уровень 4), который представляет собой композит стекловолокна/эпоксидной смолы с медной фольгой, ламинированной с одной или обеих сторон. Материал FR-4 является базовым стандартом подложек для печатных плат, что обеспечивает эффективный баланс между стоимостью, технологичностью, электрическими свойствами, долговечностью и производительностью. С другой стороны, Rogers предоставит нам FR-4laminates (сердечник FR-4 с медным ламинатом), поскольку они более известны сердечниками с лучшими высокочастотными свойствами, такими как PTFE (тефлон). Хотя материалы Rogers дороже стекловолокна, они имеют меньшие потери на высоких частотах. Поэтому такой материал печатных плат хорошо подходит для радиочастотных печатных плат. Когда рабочая частота схемы превышает 500 МГц, количество материалов, которые может выбрать инженер-конструктор, становится значительно меньше. Обычно радиоинженер использует термин "печатных плат Roger", когда хочет упомянуть "печатную плату с тефлоновыми сердечниками". Но на самом деле, Rogers также производит множество типов сердечников для печатных плат, помимо печатной платы с тефлоновыми сердечниками, в то время как многие компании также производят тефлоновые сердечники.
Подводя итог, можно сказать, что существует несколько различий между материалом FR-4 и материалом Rogers:
Различные виды материалов Roger. Используя передовые материалы для печатных плат, Rogers ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА стремится предоставить инженерам по аппаратному обеспечению возможность создавать такие схемы с высокочастотными и высокоскоростными характеристиками для проводной и беспроводной связи. Продукция/бренды Rogers включают в себя высокочастотные ламинаты RT/duriod®, высокочастотные материалы для печатных плат RO4000®, высокочастотные ламинаты RO3000® и термореактивные микроволновые материалы TMM®. Каждый продукт имеет свои характеристики и преимущества. Ниже приведена подробная информация о каждом продукте Rogers:
Материалы Rogers RT/duroid® для высокочастотных цепей представляют собой наполненные композитные покрытия из ПТФЭ (нерегулярного стекла или керамики) для использования в высоконадежных, авиационных и оборонных приложениях. Материалы типа RT/duroid давно зарекомендовали себя в промышленности как высоконадежные материалы с преобладающими эксплуатационными характеристиками. Этот вид материала имеет несколько преимуществ:
Ламинаты RO3000 - это композиты из ПТФЭ с керамическим наполнением, предназначенные для использования в коммерческих микроволновых и радиочастотных приложениях. Ламинаты серии R03000 - это материалы для схем с очень стабильными механическими свойствами независимо от выбранной диэлектрической постоянной. Благодаря этой характеристике при проектировании многослойных плат с различными диэлектрическими константами проблем будет очень мало, если они вообще возникнут Диэлектрическая проницаемость VS температура материалов серии RO3000 очень стабильна. Ламинаты RO3000 также доступны в широком диапазоне диэлектрических постоянных (от 3,0 до 10,2). Наиболее распространенными областями применения являются:
Ламинаты и препреги RO4000 обладают благоприятными свойствами, которые очень полезны в микроволновых схемах и в тех случаях, когда требуется контролируемый импеданс. Ламинаты этой серии очень оптимизированы по цене, а также изготавливаются с использованием стандартных процессов FR4, что делает их пригодными для многослойных печатных плат. Кроме того, они могут быть обработаны без использования свинца. Серия ламинатов RO4000 предлагает диапазон диэлектрических постоянных (2,55-6,15) и доступна в огнестойком исполнении UL 94 V-0. Наиболее популярными областями применения являются:
Углеводородный керамический ламинат RO4350B от Rogers был разработан для высокочастотных и недорогих приложений. Ламинат может быть изготовлен в печатных платах с использованием стандартных технологий обработки печатных плат FR-4. В отличие от высокоэффективных материалов на основе ПТФЭ, эта серия ламинатов не требует специализированных процессов подготовки, таких как натриевое травление. Этот материал представляет собой жесткий термореактивный ламинат, который можно обрабатывать с помощью автоматизированных систем перемещения и скребкового оборудования, используемого для подготовки медной поверхности.
Ламинат RO4350B имеет Dk 4, Df от 0,0031 до 0,0037 и может использоваться на частотах до 40 ГГц. Его можно использовать для разработки ВЧ и СВЧ схем, согласующих сетей и линий передачи с регулируемым импедансом.
Термореактивные СВЧ-ламинаты Rogers TMM® отличаются однородностью диэлектрической проницаемости, низким термическим коэффициентом диэлектрической проницаемости (Dk) и согласованным с медью коэффициентом теплового расширения. Благодаря своей электрической и механической стабильности высокочастотные ламинаты TMM идеально подходят для высоконадежных полосковых линий и микрополосковых приложений. Этот вид материала имеет ряд преимуществ:
Высокопроизводительные радиочастотные материалы для печатных плат. Предположим, вы хотите создать 2,5-ГГц модуль Bluetooth, а длина ВЧ-трасс составляет около дюйма, будете ли вы действительно учитывать потери сигнала в 0,3 дБ, особенно если вы знаете, что цепь согласования антенны может дать больше потерь? Возможно, нет. Следующий шаг в улучшении FR-4 - использование высокоэффективного материала, такого как Rogers печатных платs (например, RO4350B) и другие. Потери печатной платы RO4350B составляют менее половины потерь FR-4 на частоте 6 ГГц. Хотя это может быть не слишком значительным и не стоит дополнительных затрат, если ваша схема работает на частоте менее 6 ГГц, на частоте 10 ГГц потери еще меньше, и FR-4 действительно начинает демонстрировать свои недостатки.
Эти материалы могут хорошо работать в диапазоне 20 ГГц и выше с действительно высокими характеристиками, плюс имеют очень стабильный и повторяемый Er. Кроме того, Er этих материалов обычно намного ниже, порядка 3,6, и Er практически не изменяется с частотой, поскольку это стеклоэпоксидный материал более высокого класса. Если в вашей схеме используются распределенные элементы или согласующие сети в многогигагерцовом диапазоне, то лучшего выбора, чем эти типы материалов для обеспечения согласованности от партии к партии, просто не существует. Более того, вместо эпоксидной смолы на основе стекла эти материалы обычно имеют керамический наполнитель, который действительно улучшает теплопроводность. Огромное количество этих материалов также хорошо выдерживают температуру бессвинцовой сборки. Но, конечно, бесплатного обеда не бывает! Все эти характеристики имеют свою цену; точнее, стоимость платы. Другой вариант разработки многослойной печатной платы с использованием всех высокопроизводительных материалов - это разработка гибридной платы типа стеклоэпоксидная смола/высокопроизводительный материал. Этот метод заключается в использовании такого материала, как высокопроизводительный Rogers RO4350B, на внешних слоях, где ВЧ-компоненты и микрополосковые трассы используют более дешевую стеклоэпоксидную смолу. В нем же располагаются трассы питания и управления. Такая конструкция гибридного типа работает достаточно хорошо и может сэкономить значительную сумму на стоимости вашей платы. Пожалуйста, обязательно уточните детали у производителя платы, если вы уже уверены, что материалы, которые вы хотите использовать, совместимы друг с другом.
Многие печатные платы были построены с использованием материала Rogers 4350B для очень высокоскоростных цифровых схем. Это проверенный выбор с функциональной точки зрения и высоко предсказуемый материал с точки зрения производства, с хорошо отработанными протоколами изготовления.
Rogers предлагает три варианта препрега для склеивания ламинатов 4350B: 4-миллиметровый препрег, который доступен с двумя видами стекла, и препрег толщиной 3,6 мил с одним видом стекла. Роджерс не рекомендует использовать материал с обратной травлением, не советует использовать один слой препрега при многослойном однослойном ламинировании и рекомендует использовать колпачковую конструкцию. Производителям приходится корректировать цикл ламинирования при изготовлении плит, когда используется материал Rogers, из-за ограничения на использование одного слоя препрега. Препреги Rogers для сердечников 4350B требуют более высокого давления для правильного ламинирования, чем препреги Panasonic, которые обрабатываются не иначе, чем обычные материалы FR-4. Материал сердечника Rogers, по сути, идеально плоский и повторяемый, что помогает контролировать импеданс; материал Panasonic - чуть менее. Материал Rogers как минимум в два раза дороже, чем Megtron 6. Доступно восемь вариантов толщины ламината.
Ламинат и препреги FR408HR производятся с использованием запатентованной компанией Isola высокоэффективной многофункциональной системы смол, армированной стеклотканью электротехнического класса (E-стекло). Эта система обеспечивает расширение по оси Z на 30% и обеспечивает на 25% большую электрическую пропускную способность (меньшие потери) по сравнению с конкурентными продуктами в этой области. Эти свойства в сочетании с превосходной влагостойкостью при расплавлении позволяют создать продукт, который преодолевает разрыв как с тепловой, так и с электрической точки зрения.
Система FR408HR также имеет лазерную флуоресценцию и блокировку УФ-излучения для максимальной совместимости с системами автоматизированного оптического контроля (АОИ), оптическими системами позиционирования и фотоизображениями паяльной маски.
Дифференциальная сигнализация использует дифференциальную пару линий передачи.
По линиям передачи проходят сигналы одинаковой и противоположной полярности, которые строго синхронизированы друг с другом.
Дифференциальная сигнализация имеет несколько преимуществ
Нечувствительность к качеству заземления между двумя концами пути сигнала
Звено передачи данных сохраняет работоспособность при значительном затухании в канале
Поддерживает очень высокую скорость передачи данных по сравнению с односторонними сигнальными трактами
Для высокочастотных схем требуются материалы подложки, обеспечивающие жесткий контроль диэлектрической проницаемости, а также низкие потери. Материалы, отвечающие этим требованиям, традиционно стоят намного дороже обычных эпоксидных/стеклянных плат. Появление коммерческого рынка высокочастотных устройств вызвало острую потребность в балансе между производительностью, технологичностью и стоимостью. Высокочастотный материал Rogers RO4003C™ позволяет преодолеть этот разрыв, обеспечивая жесткий контроль диэлектрической проницаемости и низкие потери, при этом он обрабатывается так же, как стандартная эпоксидная смола/стекло, и стоит в разы дешевле обычных СВЧ-ламинатов. Материалы RO4003C - это запатентованные армированные стекловолокном углеводороды/керамика с электрическими характеристиками PTFE/тканого стекла и технологичностью эпоксидной смолы/стекла.
Оценка вносимых потерь для 50Ω микрополосковой линии передачи была проведена на нескольких материалах. Выбранные материалы варьируются от стандартного FR4 (дифункциональная эпоксидная смола) до более сложных ламинатов на основе ПТФЭ (GX и RO3003™). Целью оценки было количественное определение потерь в цепи на различных типах материалов. Это позволило бы лучше понять частотные ограничения каждого типа материала.
Материал RO4003C обеспечивает потери, сравнимые с RO3003 и материалом GX. Значительное увеличение потерь очевидно при переходе к следующему материалу, стеклу BT. Материал с самыми низкими потерями, дифункциональная эпоксидная смола, имеет потери в 4,5 раза больше, чем ламинат RO4003C. В целом, при выборе материала на стадии проектирования необходимо учитывать такие вопросы, как;
необходимо учитывать для того, чтобы сократить время цикла проектирования.
Существует множество материалов, оцениваемых для коммерческих высокочастотных приложений, но после оценки характеристик и стоимости выбор сужается до нескольких, среди которых RO3003, GX и RO4003. Эти оставшиеся варианты обеспечивают хороший контроль Er, а также низкие потери, что очень важно для частот С-диапазона (4-8 ГГц) и выше. Материалы RO4003C не только обеспечивают необходимые электрические характеристики, но и могут быть изготовлены с помощью стандартных процессов эпоксидной смолы/стекла, что снижает стоимость производства. В целом, материалы RO4003C сочетают в себе лучшие электрические свойства и простоту изготовления по конкурентоспособной цене для коммерческих приложений.
Композиты RT/duroid® 5870 и 5880, армированные стеклянным микроволокном из ПТФЭ, предназначены для точного применения в стриплайне и микрополосковых цепях. Стеклянные армирующие микроволокна ориентированы случайным образом, чтобы максимизировать преимущества армирования волокнами в направлениях, наиболее ценных для производителей схем и в конечных приложениях схем.
Диэлектрическая проницаемость ламинатов RT/duroid однородна от панели к панели и постоянна в широком диапазоне частот. Низкий коэффициент диэлектрических потерь расширяет возможности использования ламинатов RT/duroid 5870 и 5880 до Ku-диапазона и выше.
Ламинаты RT/duroid 5870 и 5880 легко режутся, срезаются и обрабатываются до нужной формы. Они устойчивы ко всем растворителям и реагентам, горячим или холодным, которые обычно используются при травлении печатных схем или при нанесении покрытия на края и отверстия.
Доступны различные варианты облицовки медью.
Особенности:
Материалы RT/duroid® 5880LZ имеют самый низкий показатель Dk для ламината с медным покрытием, доступного сегодня на рынке. Благодаря низкой диэлектрической проницаемости 1,96 на частоте 10 ГГц, RT/duroid 5880LZ поддерживает широкополосные приложения на частотах СВЧ и миллиметровых волн, где дисперсия и потери в цепи должны быть сведены к минимуму. Это легкий композит на основе ПТФЭ, оптимизированный уникальным наполнителем, который обеспечивает очень низкую плотность (1,37 гм/см3) и низкий коэффициент теплового расширения (КТР) по оси Z. Это делает 5880LZ хорошо подходящим для изготовления высокочастотных схем с проходными отверстиями (PTH) и позволяет увеличить полезную нагрузку транспортного средства. Кроме того, диэлектрическая проницаемость однородна от панели к панели и постоянна в широком диапазоне частот, а низкий TCDk по оси Z составляет +22 ppm/°C. Низкий коэффициент рассеивания расширяет возможности использования RT/duroid 5880LZ до Ku-диапазона и выше.
Ламинированные материалы Astra MT77 демонстрируют исключительные электрические свойства, которые очень стабильны в широком диапазоне частот и температур. Astra MT77 подходит для многих современных коммерческих ВЧ/микроволновых печатных схем. Его диэлектрическая проницаемость (Dk) стабильна в диапазоне от -40°C до +140°C при частотах вплоть до W-диапазона. Кроме того, Astra MT77 имеет сверхнизкий коэффициент рассеивания (Df) 0,0017, что делает его экономически эффективной альтернативой PTFE и другим коммерческим СВЧ-ламинатам. Основные области применения включают длинные антенны и радарные приложения для автомобилей, такие как адаптивный круиз-контроль, системы предварительного торможения, обнаружения слепых зон, предупреждения о сходе с полосы движения и системы остановки и движения.
Разработка материалов ламината и препрега Isola Astra MT77 привлекла внимание многих, особенно производителей печатных плат. Эти материалы найдут применение в нескольких системах мм-волнового диапазона. Astra MT77 - это ламинат и препрег с низкими потерями, совместимый с технологическим процессом FR-4. Isola Astra MT77 обладает исключительными физическими свойствами, включая широкую рабочую частоту и более высокий температурный диапазон. Эти ламинаты весьма предпочтительны для коммерческих ВЧ/микроволновых печатных схем и мм-волновых приложений.
Компания Isola представила Astra MT77 во время мероприятия в рамках Недели микроволн 2019 IMS Microwave Week Общества теории и техники микроволн IEEE. Некоторые из основных областей применения Astra MT77 включают антенны дальнего радиуса действия и радарные приложения для автомобилей. Ожидается, что растущая популярность этих материалов в приложениях, связанных с адаптивным круиз-контролем, предварительным столкновением и обнаружением слепых зон, будет стимулировать спрос на эти ламинаты в ближайшие годы. Эти ламинаты также находят применение в системах предупреждения о сходе с полосы движения и системах остановки и движения.
Astra MT77 демонстрирует исключительные электрические характеристики, такие как лучшая диэлектрическая проницаемость (Dk) в диапазоне температур от -40°C до +140°C на частотах W-диапазона, а также более высокую стабильность. Кроме того, Isola Astra MT77 обеспечивает сверхнизкий коэффициент рассеивания (Df), равный 0,0017. В некоторых приложениях, связанных с диапазоном частот мм-волны, предпочтительно использовать сверхнизкий коэффициент рассеивания. Материалы Astra MT77 являются идеальной заменой PTFE и других типов СВЧ-ламинатов благодаря своей экономичности.
Некоторые из эксклюзивных характеристик включают широкое признание в промышленности и соответствие RoHS. Astra MT-77, совместимый с процессом FR-4 ламинат со сверхнизкими потерями, также совместим с бессвинцовой сборкой печатных плат. Некоторые преимущества обработки включают более короткий цикл ламинирования, меньший износ сверл, хорошую текучесть и заполнение, а также более высокую стабильность размеров. Этот тип ламината не требует плазменного размазывания, что также помогает снизить производственные затраты. Однако для обработки таких ламинатов требуется несколько циклов ламинирования. Кроме того, Isola Astra MT77 совместим с технологией HDI, что, вероятно, будет стимулировать спрос на него в ближайшем будущем.
С появлением технологии 5G, нового беспроводного мира и растущего числа приложений для мм-волн, спрос на передовые материалы для печатных плат, вероятно, будет расти в ближайшие годы. Более того, технология 5G, вероятно, будет стимулировать спрос на ламинат с ультранизкими потерями, совместимый с процессом FR-4, и повысит ценность индустрии печатных плат.
Очень высокая скорость и очень низкие потери (ВЧ/микроволны): Материалы для ВЧ/микроволновых применений имеют самую плоскую зависимость Dk от частоты и наименьшие диэлектрические потери. Они подходят для применения в диапазоне до 60 ГГц. Примером такого материала является Isola Tachyon 100G.
Ламинированные материалы Tachyon 100G предназначены для очень высокоскоростных цифровых приложений до и выше скорости 100 Гбит/с. Материалы Tachyon 100G демонстрируют исключительные электрические свойства, которые очень стабильны в широком диапазоне частот и температур. Tachyon 100G подходит для масштабирования текущих продуктов до их следующего поколения путем разработки новых объединительных плат и дочерних плат, обеспечивая почти 10-кратное улучшение по сравнению со скоростью передачи данных 10 Гбит/с. Tachyon 100G предназначен для линейных плат, которым требуются самые высокие тепловые характеристики. Он имеет идентичные электрические характеристики, что и Tachyon, но предлагает 30% улучшение CTE по оси Z на печатных платах с большим количеством слоев. Это делает его идеальным выбором для многослойных линейных плат, имеющих несколько плоскостей толщиной 2 унции и BGA с шагом 0,8 мм или менее.
В продуктах Tachyon 100G используется стекло с разнесенным покрытием и медь с уменьшенным профилем для уменьшения перекоса и улучшения времени нарастания, уменьшения джиттера, увеличения ширины и высоты глазка. Использование сверхгладкого бондаря обеспечивается очень высокой адгезией между смолой и металлом. Tachyon 100G имеет номинальную диэлектрическую проницаемость (Dk) 3,02, которая стабильна в диапазоне от -55°C до +125°C вплоть до 40 ГГц. Кроме того, Tachyon 100G имеет очень низкий номинальный диэлектрический коэффициент (Df) - 0,0021.
Ламинированные материалы Tachyon 100G доступны в оптимизированных формах ламината и препрега в типичных толщинах и стандартных размерах панелей, чтобы обеспечить полное материальное решение для высокоскоростных цифровых многослойных объединительных плат и дочерних плат.
Представители Isola указали на два ламината, второй из которых был представлен в конце июня 2014 года, - Tachyon и Tachyon-100G, соответственно, которые они рекомендуют для создания объединительных плат маршрутизаторов, линейных плат и печатных плат для других очень высокоскоростных цифровых приложений. Эти два ламината имеют идентичные электрические характеристики, включая Df 0,002 и Dk 3,02, которые неизменны до 40 ГГц.
Tachyon-100G был разработан для высокоскоростных линейных плат (100 Гбит/с Ethernet) благодаря своей термической стабильности, в частности, очень низкому коэффициенту расширения по оси Z, что особенно подходит для таких конструкций с большим количеством слоев. В обоих материалах используется стекло, а также очень низкопрофильная медная фольга (шероховатость поверхности 2 мкм Rz), что помогает минимизировать вызванный переплетением дифференциальный перекос, сократить время нарастания сигнала и уменьшить джиттер и межсимвольные помехи. Материалы выпускаются в широком диапазоне толщин препрега и сердцевины и обрабатываются так же, как и обычные ламинаты FR-4. Они могут использоваться в качестве сердечника или препрега в гибридных конструкциях FR-4.
Любые материалы с такими диэлектрическими и тепловыми характеристиками, как описанные, являются желанным дополнением к каталогу ламинатов производителя печатных плат, тем более что они не связаны с осложнениями, присущими обработке материалов на основе ПТФЭ. В ближайшем будущем я проведу сравнение с другими ламинатами.
Давайте обсудим основные производственные соображения при работе с гибридными стеками печатных плат. Во-первых, убедитесь, что все материалы в вашем гибридном стек-апе совместимы с вашим циклом ламинирования. Некоторые материалы требуют более высоких температур и давления, чем другие, в процессе ламинирования. Прежде чем представить свой проект, проверьте спецификации материалов, чтобы убедиться, что используются совместимые материалы.
I-Speed® - это запатентованная высокоэффективная система FR-4 с температурой стеклования (Tg) 180°C для многослойных печатных плат (PWB), где требуются максимальные тепловые характеристики и надежность. Ламинат и препреги I-Speed производятся с использованием запатентованного компанией Isola высокоэффективного материала.многофункциональная система смол, армированная стеклотканью электротехнического класса (E-стекло). Эта система обеспечивает расширение по оси Z на 15% и обеспечивает на 25% большую электрическую пропускную способность (меньшие потери) по сравнению с конкурентными продуктами в этой области. Эти свойства в сочетании с превосходной влагостойкостью при расплавлении приводят к созданию продукта, который устраняет разрыв как с тепловой, так и с электрической точки зрения.
I-Speed IS - это расширение продукта I-Speed, изготовленное с использованием запатентованной компанией Isola высокоэффективной многофункциональной системы смол, армированной стеклотканью электротехнического класса (с низким Dk). Стекло с низким Dk значительно снижает Dk материала до 3,30, что позволяет увеличить ширину трассы, а также уменьшить перекос, вызванный различиями Dk между стеклом и смолой.
Система I-Speed имеет лазерную флуоресценцию и блокировку УФ-излучения для максимальной совместимости с системами автоматизированного оптического контроля (АОИ), системами оптического позиционирования и фотоизображения паяльной маски.
I-Tera MT40 подходит для многих современных высокоскоростных цифровых и ВЧ/микроволновых печатных схем. I-Tera MT40 имеет диэлектрическую проницаемость (Dk), которая стабильна в диапазоне от -40°C до +140°C вплоть до частот W-диапазона. Кроме того, I-Tera MT40 имеет очень низкий коэффициент рассеивания (Df) 0,0028 - 0,0035, что делает его экономически эффективной альтернативой PTFE и другим коммерческим материалам для ламината для СВЧ и высокоскоростных цифровых технологий. В настоящее время материалы для ламината I-Tera MT40 предлагаются как в виде ламината, так и в виде препрега типичной толщины и стандартных размеров панелей. Это обеспечивает полный пакет решений для высокоскоростных цифровых многослойных, гибридных, ВЧ/микроволновых, многослойных и двухсторонних печатных схем. I-Tera MT40 не требует специальной обработки сквозных отверстий, обычно необходимой при обработке ламинатных материалов на основе ПТФЭ.
Компания Hemeixin с гордостью объявляет о полном признании и одобрении UL для производства сложных печатных плат с HDI и последовательным ламинированием, используя ламинаты и препреги Isola I-Tera MT40. Характеристики с низким Dk и очень низкими потерями, в сочетании с превосходной термической прочностью, работают параллельно, чтобы помочь поддержать строгие требования современных высокоскоростных цифровых и ВЧ/микроволновых конструкций. Кроме того, это новое разрешение распространяется на Isola Tachyon 100G, разработанный для поддержки будущих достижений в скорости передачи данных за счет использования стекла с разнесенным покрытием и низкопрофильной медной фольги, что приводит к ускорению времени нарастания, уменьшению перекоса и джиттера и увеличению ширины глазка.
Nelco N4000-13 EP - это улучшенная система на основе эпоксидной смолы, разработанная для современных требований бессвинцового производства, где требуется многократная пайка припоя при температуре, приближающейся к 260ºC. N4000-13 EP обеспечивает повышенную термическую надежность без ущерба для электрических свойств и потерь сигнала, которые сделали семейство продуктов Nelco N4000-13 отраслевым стандартом для требовательных высокоскоростных конструкций с низкими потерями. N4000-13 EP SI отлично подходит для приложений, требующих оптимальной целостности сигнала и точного контроля импеданса при сохранении высокой стойкости к CAF и тепловой надежности.
Проектирование межсоединений, поддерживающих скорость передачи данных более 50 Гбит/с, необходимо для поддержки систем терабитных объединительных плат. Для прогнозирования и оптимизации производительности высокоскоростных линий связи, работающих на скорости 50 Гбит/с и выше, необходимо точное моделирование и определение характеристик систем межсоединений. Модели межсоединений должны быть широкополосными и включать в себя высокочастотные эффекты, которые не были критичными при таких скоростях передачи данных в диапазоне от 10 до 20 Гбит/сек. Для более высоких скоростей передачи данных очень тщательное моделирование распространения сигнала в трассах печатных плат и корпусов требует правильной идентификации частотно-зависимых свойств проводников и диэлектриков в чрезвычайно широкой полосе частот. Кроме того, 3D моделирование и характеризация переходных структур необходимы для понимания и оптимизации распространения волн и минимизации рассогласования в различных переходных структурах, таких как via и BGA на границе раздела между упаковкой и печатной платой.
Ламинаты с низкими потерями, такие как Megtron 6 от Panasonic, FR408HR от Isola Group и Nelco 4000-13 EPSI от Park Electrochemical Corp. станут ключевыми помощниками при разработке плат для работы на более высоких скоростях передачи данных. Эти ламинаты обладают гораздо более стабильными диэлектрическими характеристиками и имеют значительно меньшие потери на высоких частотах. Чтобы исследовать эффект ламинатов с низкими потерями и увидеть влияние шероховатости поверхности, диэлектрических свойств, влияния стеклоткани, было изготовлено несколько плат с использованием Megtron 6 с отделкой Hyper Very Low Profile (HVLP) и отделкой Reverse-Treated Foil (RTF), Nelco 4000-13 EPSI с медной фольгой RTF и стандартной стеклотканью, Isola FR408HR с медной фольгой RTF и стандартной стеклотканью. Здесь показаны типичные электрические свойства этих низкочастотных ламинатов, изучаемых в данной работе, и типичной платы FR-4 для сравнения
Изготовленные платы были подвергнуты поперечному сечению для точной проверки всех размеров линий передачи. Здесь показано поперечное сечение платы с FR408HR Isola, Nelco N4000-13 EPSI, Megtron 6 с отделкой RTF и HVLP. Размеры толщины и ширины проводников, расстояния между трассами, высоты верхнего и нижнего слоев обозначены в микронах (мкм).
Измерения параметров рассеяния выполнены с помощью 4-портового 67-ГГц векторного анализатора сети (VNA) с использованием высокочастотных зондов с шагом 200 мкм конфигурации GSSG и высокочастотных защелкивающихся разъемов. Измерены два набора дифференциальных сетей с трассами длиной 6 и 12 дюймов для FR408HR, Nelco N4000-13 EPSI, Megtron 6 с RTF и HVLP финишным покрытием. Показаны измеренные дифференциальные и синфазные вносимые потери для 12-дюймовых трасс четырех плат. Для сравнения также приведены смоделированные вносимые потери аналогичных структур с использованием плат FR4. Графики показывают затухания, которые согласуются с электрическими свойствами этих ламинатов, приведенными в таблице I. Измеренные дифференциальные вносимые потери Megtron 6 с отделкой HVLP показывают улучшение примерно на 2 дБ по сравнению с Megtron 6 с отделкой RTF на частоте 25 ГГц. Megtron 6 с отделкой HVLP также показывает улучшение примерно на 4 дБ и 6 дБ по сравнению с Nelco N4000-13 EPSI и FR408HR, соответственно. 12-дюймовая трасса в Megtron 6 с ламинатом HVLP показывает примерно на 20 дБ меньше потерь по сравнению с аналогичной трассой в плате FR-4.
Дифференциальные групповые задержки 12-дюймовых трасс рассчитываются на основе измеренных S-параметров четырех портов. Задержки на дюйм для четырех плат построены как функции частоты. Моделируемая групповая задержка для платы FR-4 также включена в графики. Плата Nelco N4000-13 EPSI показывает наименьшую задержку, как и ожидалось, исходя из значения диэлектрической проницаемости данного ламината. Типичный FR-4 показывает самую большую задержку, как и ожидалось, исходя из его более высокой диэлектрической проницаемости.
Моделирование во временной области также выполняется с использованием измеренных S-параметров для расчета однобитного отклика для возбуждения импульса с амплитудой 1 В, шириной 20 пс (что соответствует скорости передачи данных 50 Гбит/с) и временем нарастания и спада 8 пс. Это показывает, что однобитный ответ платы Megtron 6 испытывает наименьшее затухание, как и было предсказано, если взглянуть на показанные дифференциальные вносимые потери. С другой стороны, по сравнению с платами Megtron 6, однобитные отклики на плате FR-4 испытывают большее затухание и ухудшение фронта сигнала, за которой следует FR408HR. Хотя однобитовый отклик платы Nelco N4000-13 EPSI имел такое же затухание и дисперсию, как и FR408HR, он имел наименьшую задержку из-за низкой диэлектрической проницаемости.
TU-872 SLK основан на высокоэффективной модифицированной эпоксидной смоле FR-4. Этот материал армирован регулярным плетением из E-стекла и разработан с низкой диэлектрической проницаемостью и низким тангенсом угла диэлектрических потерь для высокоскоростного применения многослойных печатных плат с низкими потерями и высокой частотой. Материал TU-872 SLK подходит для бессвинцового процесса защиты окружающей среды, а также совместим с процессами FR-4. Ламинаты TU-872 SLK также демонстрируют превосходную влагостойкость, улучшенный CTE, превосходную химическую стойкость, термическую стабильность, стойкость к CAF и прочность, усиленную аллиловым сетеобразующим соединением.
Основные характеристики
RF-35 - это органо-керамический ламинат в семействе ORCER продуктов Taconic. В его основе лежит плетеное стеклянное армирование. RF-35 является результатом опыта компании Taconic в технологии керамических наполнителей и стекловолокна с покрытием PTFE.
PTFE - это термопластичный материал, который очень стабилен электрически и химически по сравнению с обычными термореактивными смолами, такими как эпоксидная смола, полифениленоксид, полиимид и цианатный эфир. Отчасти благодаря тому, что PTFE обладает превосходными характеристиками по частоте и температуре, чистая смола также относительно мягкая. Именно по этой причине все ламинаты Taconic армированы стеклотканью. Армирование подложки стеклотканью значительно повышает стабильность по осям X и Y по сравнению с неткаными или неармированными изделиями из ПТФЭ. Хотя стеклоткань обеспечивает превосходные размеры
RF-35 - лучший выбор для недорогих и высокопроизводительных коммерческих микроволновых и радиочастотных применений. Превосходная прочность на отрыв для 1/2 унции и 1 унции меди (даже по сравнению со стандартными эпоксидными материалами), что является критическим аспектом, когда требуется повторная обработка. Сверхнизкая степень поглощения влаги и низкий коэффициент диэлектрических потерь минимизируют сдвиг фазы с частотой.
RF-35 от Taconic представляет собой ламинат с Dk (диэлектрическая проницаемость) 3,5 +/- 0,1, Df (коэффициент рассеивания) 0,0018.
TLX обеспечивает надежность в широком диапазоне радиочастотных применений. Этот материал универсален благодаря диапазону 2,45 - 2,65 DK, доступной толщине и медной оболочке. Он подходит для микроволновых конструкций с низким количеством слоев. Стекловолоконные ламинаты TLX PTFE идеально подходят для использования в радиолокационных системах, мобильной связи, микроволновом испытательном оборудовании, микроволновых передающих устройствах и радиочастотных компонентах. TLX является рабочей лошадкой в мире микроволновых подложек, где стекловолокно обеспечивает механическое усиление.
в тех случаях, когда подложка подвергается воздействию тяжелых условий окружающей среды, таких как:
Широкий диапазон доступных диэлектрических констант позволяет изготавливать муфты, разветвители, комбинаторы, усилители, антенны и другие компоненты.
ThunderClad 2 ( TU-883 ) - это материал категории с очень низкими потерями на основе высокоэффективной смолы. Этот материал армирован обычным плетеным E-стеклом и разработан с очень низкой диэлектрической проницаемостью и системой смол с низким коэффициентом рассеивания для высокоскоростных приложений с низкими потерями, радиочастотных и беспроводных приложений. Материал ThunderClad 2 подходит для бессвинцового процесса защиты окружающей среды, а также совместим с процессами FR-4. Ламинаты ThunderClad 2 также демонстрируют превосходную влагостойкость, улучшенный CTE, превосходную химическую стойкость, термическую стабильность и стойкость к CAF.
Основные характеристики
ThunderClad 3+ (TU-933+) - это передовой материал, разработанный для высокоскоростных вычислений, телекоммуникаций, радиочастотных приложений со сверхнизкими потерями. Электрические характеристики ThunderClad 3+ конкурентоспособны по сравнению с материалами с очень низкими потерями на основе ПТФЭ и углеводородов, но при этом он способен создавать печатные платы с большим количеством слоев и превосходной тепловой надежностью.
Ламинаты ThunderClad 3+ также демонстрируют превосходную влагостойкость, улучшенный CTE, превосходную химическую стойкость, термическую стабильность, стойкость к CAF, а также совместимы с модифицированными FR-4 процессами.
Основные характеристики
Основные характеристики
Ламинаты RO4835 - это материал с низкими потерями, обеспечивающий недорогое изготовление схем, совместимый со стандартными процессами производства эпоксидной смолы/стекла (FR-4). Эти ламинаты поставляются с медной фольгой, обработанной по технологии Rogers LoPro® Reverse, идеально подходящей для приложений, требующих низких вносимых потерь.
Ламинаты RO4835 от Rogers Corporation - это высокочастотные материалы для схем, работающие на частоте до 40 ГГц. Они обеспечивают в 10 раз большую устойчивость к окислению, чем стандартные термореактивные материалы для ВЧ. Диэлектрическая проницаемость RO4835 составляет 3,48 при тангенсе угла диэлектрических потерь 0,0037 (измерено на частоте 10 ГГц).
Ламинаты RO4835 поставляются с медной фольгой обратной обработки LoPro, запатентованной компанией Rogers. Эти материалы идеально подходят для приложений, требующих низких характеристик вносимых потерь. Фольга LoPro обеспечивает снижение электрических колебаний благодаря более гладкой медной поверхности, сохраняя стабильные характеристики для надежной доставки широкополосного сигнала от цифровых до радиочастот и микроволновых частот.
Ламинаты RO4835T, предлагаемые с толщиной сердцевины 2,5, 3 и 4 мил, представляют собой термореактивные материалы с керамическим наполнителем, армированные стеклом, с низкими потерями 3,3 Dk, предназначенные для внутреннего слоя в многослойных платах и дополняющие ламинаты RO4835, когда требуется более тонкая сердцевина. Связующие материалы RO4450T - это 3,2-3,3 Dk, с низкими потерями, армированные стекловолокном, с керамическим наполнителем, которые были разработаны для дополнения RO4835T и существующих ламинатов RO4000, и поставляются толщиной 3, 4 или 5 мил. Фольги CU4000 и CU4000 LoPro - это варианты листовой фольги для дизайнеров, которым требуется ламинирование фольгой, и обеспечивают хорошую адгезию внешнего слоя при использовании с продуктами RO4000.
Ламинаты RO4835T и материалы для склеивания RO4450T демонстрируют превосходный контроль Dk для воспроизводимых электрических характеристик, низкое расширение по оси z для надежности сквозных отверстий с покрытием, и совместимы со стандартными процессами эпоксидной смолы/стекла (FR-4). Эти материалы являются отличным выбором для многослойных конструкций, требующих последовательного ламинирования, поскольку полностью отвержденные продукты RO4000 способны выдержать несколько циклов ламинирования. Ламинаты RO4835T и связующие материалы RO4450T имеют рейтинг огнестойкости UL 94 V-0 и совместимы с бессвинцовыми процессами.
Напечатайте и протравите внутренние слои, используя стандартные процессы растрирования/травления (см. Подготовка внутренних слоев). Обработайте любые медные поверхности соответствующим оксидом или альтернативными методами. Поверхность PTFE ламинатов RF-типа не должна требовать дальнейшей обработки, если после травления поверхность не нарушена. Скрабирование не рекомендуется, так как оно деформирует материал и удаляет механическую зубчатую структуру, созданную ламинированной медной фольгой. Именно эта зубчатая структура обеспечивает механическую адгезию клеевого слоя или препрега. Как упоминалось ранее, ламинаты типа RF могут быть ламинированы в чистом пакете или в смешанном пакете, в котором обычно используется ламинат эпоксидного типа или препрег. Выбор пакета зависит от требований к электрическим характеристикам пакета. Большинство смешанных диэлектрических пакетов разработаны с цифровой или низкочастотной частью на эпоксидном ламинате и высокочастотной частью на ламинате типа RF. При соединении вместе этот тип ламината уменьшает стоимость, площадь, разъемы и значительно сокращает расстояние, которое должен пройти сигнал.
Чистый многослойный пакет из материалов типа RF может быть склеен с помощью клея HT1.5 компании Taconic. Это термопластичный материал с очень низкими электрическими потерями, который уже много лет используется в промышленности для склеивания других типов ламинатов на основе ПТФЭ. Связующее вещество HT1.5 имеет диэлектрическую проницаемость 2,35, что значительно отличается от диэлектрической проницаемости материалов радиочастотного типа. Однако конструктор должен уметь проектировать с учетом этого. В настоящее время компания Taconic разрабатывает связующий препрег, который будет близко соответствовать ДК материалов типа RF. HT 1.5 является термопластом и плавится при температуре около 400o F (204oC), поэтому необходимо соблюдать осторожность при многократном или последовательном ламинировании или при подвергании платы тепловому воздействию, например, при выравнивании пайки горячим воздухом.
Другим склеивающим материалом, используемым в промышленности, является FEP, fluoropolymer-based film. Температура плавления FEP составляет приблизительно 500oF (260oC), что обеспечивает более высокую защиту от расслоения, когда плата подвергается термическим циклам после ламинирования, таким как выравнивание горячим воздушным припоем.
Смешанный диэлектрический пакет, состоящий из ламинатов типа RF и других ламинатов, таких как эпоксидный, встречается не часто, но может быть выполнен достаточно легко. Приклеивание ВЧ-ламинатов к эпоксидному ламинату осуществляется с помощью стандартного эпоксидного препрега. Поскольку высокочастотный ВЧ-сигнал не видит эпоксидную смолу благодаря плоскости заземления на ВЧ-ламинате, более высокие потери эпоксидного препрега не играют роли. Можно использовать стандартные циклы ламинирования эпоксидного препрега в соответствии с рекомендациями производителя. Важно, чтобы ламинат типа RF не затирался, если на плоскости заземления имеются немедные участки. Дендритный отпечаток, оставшийся после травления медной фольги, является критическим для хорошей прочности соединения и не должен быть нарушен до ламинирования.