Материал M6 14-слойный высокоскоростной ламинированный M6 многослойный гибридный ПК с контролем импеданции в нескольких точках

14-слойный ПКБ M6 с многоточечным контролем импеданции

По мере того как скорость передачи данных выходит за рамки 25 Гбит/с и переходит в область 56G и 112G PAM4, обычные материалы для печатных плат, такие как стандарт FR-4, достигают своих практических пределов.и выбор ламинированного материала напрямую определяет успех или неудачу высокоскоростного проекта.В этой статье рассматривается сложная 14-слойная плата, построенная на материале M6, с строгим контролем импеданса в пяти критических точках, надежностью класса IPC-3,и передовые методы обработки.

Снимок продукта: 14-слойная высокоскоростная плата

Количество слоев: 14 слоев

Базовый материал: серия M6 (Ламинат R-5775 ((N), Prepreg R-5670 ((N))

Толщина доски: 2,406 мм

Медь Вес: Внутренние слои 0,5 унции готовой меди, внешние слои 1 унции готовой меди

Маска для сварки: зеленый с белыми буквами

Поверхностная отделка: никель-палладий-золото (ENEPIG)

Размер панели: 106 мм х 102 мм = 1 часть

Стандарт качества: класс IPC-3 (высокая надежность)

Управление импеданцией: 5 пар дифференциалов, каждая из которых регулируется до 100Ω ± 10%

Пробелы: диаметр 0,2 мм, забитые смолой, электропокрытые для сглаживания поверхности

Что такое M6 Board Material?

M6 представляет собой высокоскоростной ламинированный материал с низкими потерями из серии Megtron, специально разработанный для применений, требующих превосходной целостности сигнала на высоких частотах.

• Ламинат: R-5775(N)
• Prepreg: R-5670(N)

Оба классифицируются как "Многослойные материалы с высокой скоростью и низкими потерями" с низкой конструкцией стеклянной ткани Dk, которая уменьшает задержку распространения сигнала и улучшает консистенцию импеданса.

Таблица ключевых параметров (от R-5775 ((N) Datasheet)

M6 Варианты материалов (типы ядра)

M6 доступен в нескольких толщинах ядра, каждая из которых имеет определенный стиль стеклянной ткани и содержание смолы:

Области применения M6

Высокопроизводительные вычисления (серверы, коммутаторы, маршрутизаторы)

Оптические приемопередатчики (400G, 800G)

Телекоммуникационная инфраструктура (базовые станции 5G, обратная связь)

Оборудование для испытаний и измерений

Аэрокосмическая и оборонная промышленность (радар, электронная война)

Ключевые пункты обработки для M6

На основании руководящих принципов процесса M6 производители должны обращать внимание на:

Хранение: Препрег R-5670 следует хранить при температуре ≤23°C и ≤50% RH. Для длительного хранения требуется 5°C. Открытые пакеты должны быть запечатаны; совокупное воздействие не должно превышать 8 часов.

Обработка с соединением внутреннего слоя: приемлемо использование черного/коричневого оксида, но предпочтительна альтернативная обработка оксидом (технология пероксида/серного нанесения).После обработки оксидом рекомендуется выпечь на стойке при температуре 105 °C в течение 20-30 минут..

Сверление: используйте высокоугольные винтовые буровые винты и смазанные входные листы (например, LE-листы).Нагрузка на чип 20 мкм/св.3000 просмотров.

Для перманганатного дезмея рекомендуется дважды больше времени, чем для FR-4. Для плазменного дезмея рекомендуется половина времени, чем для FR-4.Для гибридных конструкций с FR-4, рекомендуется комбинированный процесс (плазменный период полураспада + перманганат без опухоли).

ENIG Предупреждения: при использовании ENIG (как и данный продукт) необходимо выпечь его при температуре 150°C в течение 5 часов или хранить при комнатной температуре в течение 1 недели перед никелированием, чтобы предотвратить дефекты покрытия.

Ламинация: скорость нагрева: 2,0-4,0°C/мин. Давление: 3,0-4,0 МПа. Температура продукта должна превышать 185°C в течение 75 минут.

Типы импеданции

Контроль импедантности - это практика сопоставления характеристической импедантности линии передачи с источником и импеданциями нагрузки для минимизации отражения сигнала.пять пар дифференциалов регулируются до 100Ω ± 10%Давайте рассмотрим ключевые типы импеданс и как они применяются.

Одностороннее сопротивление

Один проводник, ссылающийся на наземную плоскость (обычно на соседнем слое). Общие значения: 50Ω или 75Ω. Используется для отдельных сигналов, таких как часы, радиочастотные пути или одноконтактные линии передачи данных.

Дифференциальное сопротивление

Это тип, используемый в текущем продукте. Два совпадающих следа, несущие равные и противоположные сигналы. Дифференциальное импеданс - это импеданс между двумя следами.Стандартное значение для высокоскоростных дифференциальных пар (USB), PCIe, Ethernet, LVDS) составляет 100Ω.

Почему 100Ω дифференциал?Это значение балансирует потребление энергии, шумоподавляемость и совместимость со стандартными конструкциями приемопередатчиков.

Копланарное сопротивление

Следы соотносятся с земными плоскостями на том же слое (через прилегающие земли) в дополнение к базовой плоскости ниже. Это обеспечивает лучшую изоляцию и более строгий контроль,часто используется в RF-конструкциях или когда расстояние между слоями несовместимо.

Микрострип против Стриплайн

Импедантные конструкции в данном продукте

Из таблицы с расчетами импеданса мы можем определить две различные структуры:

1. Крайне-сцепленная покрытая микрополоска 1B (импеданс 1 & 2 L1 и L14)

2. Оффсетная линия 1B1A с краевой сцепкой (импеданс 3, 4, 5 ¢ L5, L10, L12)

Зачем пять точек контроля импеданции?

Пять управляемых пар дифференциалов (L1, L14, L5, L10, L12) отражают сложность высокоскоростного маршрутизации:

L1 и L14 (внешние слои): вероятно, для сигналов, которые должны входить/выходить из платы без проводов, или для точек испытания.

L5, L10, L12 (внутренние слои): Структуры стриплайн для длинных высокоскоростных путей, требующих максимальной защиты от EMI и постоянного импеданса на больших расстояниях.

Диэлектрическая высота каждого слоя (H1/H2) и Dk (Er1/Er2) различаются из-за свертывания, что требует независимой регулировки ширины следа (W) и расстояния (S) точно так, как показано в графах "Правильно".

Дополнительные характеристики надежности

Ключевые требования включают:

100% электрическое испытание на непрерывность и изоляцию

Требования к более жесткому кольцевому кольцу (не менее 50% прокладки)

Более строгое качество стенки отверстия (без пустоты, без трещин после теплового напряжения)

Полное заполнение покрытых отверстий (без пустоты в меди)

0.2 мм проемы: смоловая прокладка + электропластировка гладкости

Небольшие сквозняки (0,2 мм в диаметре) являются стандартными для конструкций с высокой плотностью.

Однако, открытые каналы могут вызывать проблемы:

Сварка сварки во время сборки

Застрявший поток, вызывающий выброс газов

Неравномерная поверхность для размещения компонентов

Электропластировка (покрытие крышкой) затем пластины меди над пробкой, создавая плоскую, плоскую поверхность.

Это позволяет:

Дизайн с прокладкой в прокладке (прокладки, расположенные непосредственно под прокладками BGA)

Улучшенная надежность (без пустоты, без загрязнителей)

Улучшенное рассеивание тепла (твердый медный колпачок)

Заключение

Этот 14-слойный M6 PCB представляет собой современное высокоскоростное цифровое проектирование.Класс надежности IPC-3, и продвинутый с помощью обработки (зашивка смолой + электропластировка сглаживания), плата специально разработана для приложений, требующих целостности сигнала на 25+ Гбит / с.

Использование как микрополосы (L1, L14) и офсетные строки (L5, L10, L12) демонстрирует сложное понимание управления импедансом в различных типах слоев.Для инженеров, специфицирующих аналогичные платы, внимание к хранению материала, параметрам бурения, циклам размазки и предварительной печи ENIG (как описано в Руководстве по процессу M6) имеет важное значение для достижения успеха первого прохода.