6

Характер продукции

 

Эта статья представляет собой подробную стратегию проектирования 6-слойной гибридной печатной платы, которая сочетает в себе превосходные высокочастотные характеристики Rogers RO3003™ с отличной термической надежностью и экономической эффективностью Isola 370HR FR-4. Эта гибридная конструкция идеально подходит для требовательных ВЧ/СВЧ приложений, требующих контролируемого импеданса, слепых переходных отверстий и надежного управления тепловым режимом в компактном форм-факторе.

 

Интегрируя RO3003 в качестве высокочастотного материала и 370HR в качестве связующих/препрег слоев, эта конструкция достигает оптимального баланса между электрическими характеристиками, механической прочностью и технологичностью для малых и средних ВЧ-модулей.

 

 

Высокочастотный ламинат Rogers RO3003™

RO3003™ — это композитный ламинат из ПТФЭ с керамическим наполнителем из серии RO3000® компании Rogers Corporation, разработанный для коммерческих СВЧ и ВЧ приложений. Этот материал предлагает исключительную электрическую и механическую стабильность по конкурентоспособным ценам.

 

Ключевые особенности:

1. Низкие диэлектрические потери — может использоваться в приложениях до 77 ГГц
2. Стабильная диэлектрическая проницаемость в зависимости от температуры и частоты — идеально подходит для полосовых фильтров, микрополосковых антенн и генераторов, управляемых напряжением
3. Отличные механические свойства в зависимости от температуры — надежные конструкции стриплайнов и многослойных плат
4. Низкий коэффициент линейного расширения в плоскости (согласованный с медью) — обеспечивает более надежные сборки с поверхностным монтажом и отличную стабильность размеров
5. Процесс массового производства — экономичная цена ламината

 

Ключевые характеристики (RO3003):

Свойство	Типичное значение	Единица измерения	Условие испытания
Диэлектрическая проницаемость (Dk)	3,00 ± 0,04	—	10 ГГц / 23°C
Тангенс угла диэлектрических потерь (Df)	0,001	—	10 ГГц / 23°C
TCDk	-3	ppm/°C	-50 до 150°C / 10 ГГц
CTE – ось X	17	ppm/°C	-55 до 288°C
CTE – ось Y	16	ppm/°C	-55 до 288°C
CTE – ось Z	25	ppm/°C	-55 до 288°C
Теплопроводность	0,5	Вт/(м·К)	50°C
Влагопоглощение	0,04	%	D48/50
Плотность	2,1	г/см³	23°C
Воспламеняемость	V-0	—	UL 94
Совместимость с безсвинцовым процессом	Да	—	—

 

 

Высокопроизводительный FR-4 Isola 370HR

370HR — это высокопроизводительная система FR-4 с температурой стеклования (Tg) 180°C, разработанная для многослойных печатных плат (PWB), где требуются максимальные тепловые характеристики и надежность. Ламинат и препрег 370HR изготавливаются с использованием уникальной высокопроизводительной многофункциональной эпоксидной смолы, армированной стеклотканью электрического класса (E-glass).

 

Ключевые особенности:

1. Высокие тепловые характеристики: Tg 180°C (DSC); Td 340°C (TGA @ 5% потери веса)
2. Низкий CTE для надежности: T260: 60 минут; T288: 30 минут
3. Соответствие RoHS
4. УФ-блокировка и флуоресценция AOI — максимальная совместимость с системами автоматического оптического контроля (AOI)
5. Устойчивость к CAF
6. Превосходная технологичность — максимально приближена к традиционной обработке FR-4
7. Доказанная лучшая в своем классе для последовательных ламинационных конструкций

 

 

Ключевые характеристики (370HR):

Свойство	Типичное значение	Единица измерения	Метод испытания
Температура стеклования (Tg)	180	°C	IPC-TM-650 (DSC)
Температура разложения (Td)	340	°C	ASTM D3850
T260	60	Минут	ASTM D3850
T288	30	Минут	ASTM D3850
CTE – ось Z (до Tg)	45	ppm/°C	—
CTE – оси X,Y (до Tg)	13/14	ppm/°C	—
Расширение по оси Z (50–260°C)	2,8	%	—
Теплопроводность	0,4	Вт/м·К	—
Dk @ 1 ГГц	4,17	—	IPC-TM-650 2.5.5.9
Df @ 1 ГГц	0,0161	—	IPC-TM-650 2.5.5.9
Влагопоглощение	0,15	%	—
Воспламеняемость	V-0	Рейтинг	UL 94

 

 

Стратегия проектирования: Преимущества гибридной конструкции в производительности

 

Аргумент 1: Баланс ВЧ-характеристик и стоимости

RO3003 предлагает низкую диэлектрическую проницаемость (Dk 3,00) и сверхнизкий тангенс угла потерь (Df 0,0010 при 10 ГГц), что делает его идеальным для передачи ВЧ и СВЧ сигналов, минимизируя при этом вносимые потери на высоких частотах. Тонкий диэлектрический слой толщиной 5 мил обеспечивает точный контроль дифференциального и несимметричного импеданса.

 

370HR — это препрег с высоким Tg, термостойкий, обеспечивающий превосходную устойчивость к расслоению и выдерживающий многократные циклы оплавления SMT. Это решает проблему плохой термической стабильности и высоких затрат, связанных с платами, полностью изготовленными из керамических материалов.

 

Логика гибридной конструкции:

 

Слои ВЧ-сигнала: Используйте RO3003 для критически важных слоев ВЧ-сигнала (L1, L3, L6) для поддержания низких потерь и стабильного Dk.

 

Связующие слои: Используйте препрег 370HR для склеивания сердечников RO3003, обеспечивая надежное механическое соединение и термическую стабильность.

 

Внутренние слои: Используйте 370HR для силовых/земляных плоскостей и маршрутизации цифровых сигналов, используя его экономическую эффективность и совместимость с процессом FR-4.

 

Рассмотрение стоимости: Гибридные конструкции размещают Rogers на слоях ВЧ-сигнала и FR-4 на цифровых/силовых слоях, снижая стоимость на 40–60% по сравнению с полностью Rogers конструкцией, сохраняя при этом ВЧ-характеристики. Связующий слой (препрег 370HR) должен быть выбран с учетом совместимого Dk и температуры обработки.

 

 

Аргумент 2: Контроль процесса для гибридных печатных плат толщиной 0,82 мм с 6 слоями

 

Контроль толщины

Точный контроль общей толщины платы (0,82 мм) достигается за счет специфической комбинации керамического диэлектрика толщиной 5 мил и препрега 370HR (PP) толщиной 5 мил, в соответствии со строгими стандартами допуска по толщине.

 

Конструкция стека:

 

Примечание: Точные толщины препрега оптимизированы для достижения целевой конечной толщины 0,82 мм.

 

Управление несоответствием CTE

Учитывая разницу в коэффициенте теплового расширения (CTE) между RO3003 и 370HR, используются специализированные многоступенчатые профили нагрева при ламинировании и стратегии предотвращения расслоения.

 

Сравнение CTE:

 

RO3003: X/Y = 17/16 ppm/°C, Z = 25 ppm/°C

 

370HR: X/Y = 13/14 ppm/°C (до Tg), Z = 45 ppm/°C (до Tg)

 

Несоответствие CTE по оси Z значительно (RO3003: 25 ppm/°C против 370HR: 45 ppm/°C). Для управления этим процессом ламинирования следует использовать:

 

Медленные скорости подъема в критической области Tg (150–200°C)

 

Увеличенное время выдержки при пиковой температуре для снятия напряжений

 

Контролируемое охлаждение для предотвращения деформации

 

 

Устранение дефектов тонких 6-слойных плат

Возможные дефекты в тонких 6-слойных платах включают несоосность ламинирования и деформацию. Анализ первопричин и корректирующие меры включают:

Дефект	Первопричина	Корректирующая мера
Несоосность ламинирования	Неравномерное давление, несоответствие CTE	Прецизионные направляющие штифты, оптимизированный цикл прессования
Деформация	Асимметричная конструкция, несоответствие CTE	Симметричная конструкция, сбалансированное распределение меди
Расслоение	Недостаточный поток препрега, загрязнение	Правильный выбор препрега, контролируемая среда
Трескание стенок переходных отверстий	Несоответствие CTE по оси Z	Переходные отверстия, заполненные смолой, оптимизированные параметры сверления

 

 

Слепые переходные отверстия (слои 1–2)

Слепые переходные отверстия (L1–L2) уменьшают эффекты штырей переходных отверстий и улучшают высокочастотные характеристики, устраняя ненужные длины переходных отверстий.

 

Это критически важно для поддержания целостности сигнала в конструкциях с большим количеством слоев.

 

Реализация: Требуется последовательное ламинирование. Первый этап ламинирования соединяет L1–L2 (сердечник RO3003), за которым следует второй этап ламинирования для соединения оставшихся слоев.

 

 

Переходные отверстия с проводящей медной пастой (0,15 мм)

Переходные отверстия диаметром 0,15 мм заполняются проводящей медной пастой. Эта технология включает заполнение сквозных отверстий пастой с частицами Cu и отверждаемым компонентом смолы.

 

Преимущества переходных отверстий с проводящей пастой:

1. Меньший диаметр переходного отверстия: Позволяет использовать переходные отверстия диаметром до 0,15 мм, увеличивая плотность трассировки
2. Устранение разводки: Переходные отверстия могут быть просверлены непосредственно через контактные площадки, сокращая длину сигнала и задержку распространения
3. Экономичность: Избегает гальванического покрытия для заполнения переходных отверстий, сокращая этапы обработки
4. Надежное соединение: Частицы Cu образуют плоский контакт под давлением, создавая низкоомные соединения

 

 

Технологические соображения:

1. Паста для переходных отверстий наносится для полного заполнения сквозных отверстий
2. Защитные пленки удаляются для создания выступов
3. Компрессионное склеивание выполняется при температуре ниже эвтектической температуры частиц припоя
4. Частицы Cu деформируются в плоском контакте друг с другом, образуя соединенный узел для электрического соединения

 

 

Детали конструкции печатной платы

Параметр	Спецификация
Базовый материал (высокочастотные слои)	Rogers RO3003 (5 мил)
Связующий материал (препрег)	Isola 370HR (5 мил)
Количество слоев	6
Размер готовой платы	83 мм × 42 мм (1 шт.)
Толщина готовой платы	0,82 мм
Вес меди внешнего слоя	1 унция (35 мкм)
Вес меди внутреннего слоя	0,5 унции (18 мкм)
Поверхностная отделка	ENIG (химическое никелирование, погружное золото)
Верхняя паяльная маска	Синий
Нижняя паяльная маска	Синий
Верхний шелкографский рисунок	Белый
Нижний шелкографский рисунок	Белый
Слепые переходные отверстия	L1–L2
Заполнение переходных отверстий	Переходные отверстия 0,15 мм, проводящая медная паста
Электрические испытания	100% перед отгрузкой
Принятый стандарт качества	IPC-Class-2
Формат трассировки	Gerber RS-274-X
Глобальная доступность	Доставка по всему миру

 

 

Сводка функций и преимуществ

Функция	Преимущество
Гибридная конструкция RO3003 + 370HR	Оптимизирует высокочастотные характеристики и экономическую эффективность
6-слойная конструкция	Поддерживает сложные ВЧ/СВЧ схемы с силовыми/земляными плоскостями
Сердечник RO3003 толщиной 5 мил	Точный контроль импеданса для сигналов 50 Ом и дифференциальных сигналов
Препрег 370HR (Tg 180°C)	Высокая термическая надежность, возможность многократного оплавления
Слепые переходные отверстия (L1–L2)	Уменьшает эффекты штырей, улучшает целостность сигнала
Переходные отверстия с проводящей медной пастой	Позволяет использовать микропереходные отверстия 0,15 мм, увеличивает плотность трассировки
Поверхностная отделка ENIG	Плоская, пригодная для пайки, для проволочной сварки и устойчивая к коррозии
Синяя паяльная маска / Белый шелкографский рисунок	Комплексная защита с четкой идентификацией компонентов
Готовая толщина 0,82 мм	Оптимизирована для компактных конструкций ВЧ-модулей
100% электрические испытания	Гарантированное качество и производительность
IPC-Class-2	Соответствует отраслевым стандартам качества

 

 

Типичные области применения

Эта 6-слойная гибридная печатная плата идеально подходит для широкого спектра высокопроизводительных приложений:

1. ВЧ/СВЧ модули: Фазированные антенные решетки, сети формирования луча и трансиверные модули.
2. Автомобильные радары: Радарные модули 24 ГГц и 77 ГГц для ADAS.
3. Инфраструктура 5G/6G: Массивные MIMO антенны и базовые станции мм-диапазона.
4. Спутниковая связь: Бортовое и наземное спутниковое оборудование.
5. Испытательное и измерительное оборудование: Векторные анализаторы цепей и высокочастотные испытательные приспособления.
6. Малые и средние ВЧ-модули: Приложения с ограниченным бюджетом, требующие высокочастотных характеристик.

 

 

Заключение

Как специализированный поставщик заказных высокочастотных печатных плат, мы сочетаем проверенную производительность Rogers RO3003 (низкие потери, стабильный Dk, отличная стабильность размеров) и Isola 370HR (высокий Tg, отличная термическая надежность, лучшее в своем классе последовательное ламинирование) с нашими возможностями точного производства для поставки гибридных решений для печатных плат мирового класса.

 

6-слойное гибридное предложение полностью использует преимущества низких потерь и высокочастотных характеристик RO3003, а также термической надежности и технологических преимуществ 370HR, при этом включая передовые функции, такие как слепые переходные отверстия (L1–L2) и проводящие медные пастовые переходные отверстия (0,15 мм), чтобы обеспечить оптимальную целостность сигнала и надежность в компактном форм-факторе 0,82 мм.

 

Независимо от того, разрабатываете ли вы автомобильные радарные модули, фазированные антенные решетки или инфраструктуру 5G мм-диапазона, наша команда инженеров готова поддержать ваш проект. Для технических консультаций, образцов или оптовых заказов, пожалуйста, свяжитесь с нами сегодня.