TUC TU-872 SLK Leiterplatte für Hochgeschwindigkeits-FR-4- und CAF-resistente Designs

TUC TU-872 SLK ist ein modifiziertes Epoxid-FR-4-System, das die Lücke zwischen herkömmlichem FR-4 mit hoher Glasübergangstemperatur (Tg) und spezialisierten, verlustarmen Laminaten schließt. TUC positioniert es für Hochgeschwindigkeits-, verlustarme und hochfrequente Mehrlagenleiterplatten und gewährleistet gleichzeitig die Kompatibilität mit der Verarbeitung von modifiziertem FR-4. Das Material vereint zudem Feuchtigkeitsbeständigkeit, verbesserte Ausdehnung in Z-Richtung, Anti-CAF-Eigenschaften, Dimensionsstabilität und Kompatibilität mit bleifreiem Reflow-Löten.

Diese Kombination ist relevant für Server, Speicher, Backplanes, Hochleistungsrechner, Linecards, Telekommunikationsgeräte, Basisstationen, Router und ausgewählte HF-Platinen. Die öffentlichen Produktdaten geben typische Werte für Dk 3.8 und Df 0.009 bei 10 GHz für einen Harzanteil von 50 % an, sowie Glasübergangstemperaturen (Tg) von 190 °C (TMA), 200 °C (DSC) und 220 °C (DMA) zuzüglich einer Ausdehnung von 2.3 % in z-Richtung im Bereich von 50–260 °C.

TU-872 SLK sollte nicht als verlustarmer Ersatz für jeden langen Kanal vermarktet werden. Sein größter Vorteil liegt in seiner Ausgewogenheit: bessere elektrische Eigenschaften als das Standard-FR-4, hohe thermische Zuverlässigkeit, breite Einsatzmöglichkeiten und Prozesskompatibilität für kostensensible Hochgeschwindigkeits-Multilayer.

Was TU-872 SLK im Hochgeschwindigkeits-FR-4-Bereich löst

Bei Standard-FR-4-Leiterplatten kann es mit zunehmender Leiterbahnlänge und Leiterbahnrate zu Verlustbegrenzungen kommen. Der direkte Wechsel zu einem hochwertigen, extrem verlustarmen Laminat kann jedoch zusätzliche Kosten und eine komplexere Lieferkette verursachen, die für den Vertriebskanal unnötig sind. TU-872 SLK bietet eine Zwischenlösung für Designs, die niedrigere Dk/Df-Werte und eine höhere Umweltbeständigkeit erfordern und gleichzeitig die gewohnte FR-4-Fertigung beibehalten möchten.

TUC identifiziert den Kern als TU-872 SLK und das passende Prepreg als TU-87P SLK. Diese Paarung ist wichtig, da ein Hochgeschwindigkeits-Stackup einen zugelassenen Kern nicht mit einem nicht spezifizierten Prepreg mischen sollte, das ein anderes dielektrisches oder Fließverhalten aufweist.

Typische Probleme, die in dem Material behandelt werden

TU-872 SLK kann hilfreich sein, wenn ein Projekt Folgendes benötigt:

• geringere verteilte Kanaldämpfung als Standard-Hochtemperatur-FR-4;
• kontrollierte Impedanz mit Dk unter 4.0;
• thermische Beständigkeit bei hoher Lagenanzahl;
• verbesserte Feuchtigkeits- und CAF-Leistung;
• breites Angebot an Glas- und Kupferausführungen;
• ein Material, das mit der modifizierten FR-4-Verarbeitung kompatibel ist;
• eine Kosten-Nutzen-Stufe unterhalb von Familien mit sehr geringen oder extrem geringen Verlusten.

Das Material korrigiert keine fehlerhaften Leiterbahnführungen, zu viele Via-Stiche, raue Kupferoberflächen oder unterbrochene Rückleiterbahnen. Der Leiterbahnaufbau und das Layout müssen weiterhin anhand des Protokolls und der Leiterbahnlänge geplant werden.

Die Anwendungen sollten nach Kanalnachfrage getrennt werden.

TUC nennt Backplanes, HPC, Linecards, Speichersysteme, Server, Telekommunikation, Basisstationen, Bürorouter und HF-Anwendungen. Innerhalb dieser Liste variieren die elektrischen Anforderungen stark. Für eine kurze Server-Tochterkarte und eine lange Backplane sollten nicht dieselben Dämpfungsannahmen verwendet werden. Das Entwicklungsteam sollte die Kanaldämpfung quantifizieren, bevor entschieden wird, ob TU-872 SLK ausreichend ist oder ob TU-872 SLK Sp oder eine verlustärmere Produktfamilie benötigt wird.

Materialübersicht

Die folgenden Werte werden von TUC für TU-872 SLK veröffentlicht. Es handelt sich um typische Materialdaten, die an die tatsächliche Kern-/Prepreg-Konstruktion in der Produktion angepasst werden sollten.

Dk und Df sind konstruktionsabhängig

Die veröffentlichten Werte 3.8/0.009 basieren auf einem Referenzharzanteil von 50 %. Prepregs mit höherem Harzanteil und unterschiedliche Glasarten können abweichende Eigenschaften aufweisen. Der Feldrechner sollte die für die gewählte Konstruktion angegebenen Auslegungswerte verwenden und die fertige Kupferdicke sowie den Zustand der Lötstoppmaske berücksichtigen.

Bezeichnung der elektrischen Schicht und der Materialien

„SLK“ und „SLK Sp“ bezeichnen unterschiedliche Produkte. Die Sp-Version verwendet ein neuartiges Glasfasergewebe und zeichnet sich durch besonders niedrige Dielektrizitätskonstanten (Dk) und geringere Verluste aus. In einem Angebot sollte die Bezeichnung nicht auf „TU-872“ verkürzt werden, da die Varianten TU-872, LK, SLK und SLK Sp unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen.

Feuchtigkeitsbeständigkeit, CTE und CAF

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten weisen häufig auch eine hohe Packungsdichte auf, und das Zuverlässigkeitsrisiko wird eher durch Feuchtigkeit und Bestückungsabstände als durch Einfügungsdämpfung bestimmt. Die Feuchtigkeitsbeständigkeit, die verbesserte Ausdehnung entlang der Z-Achse und die CAF-Positionierung von TU-872 SLK sollten mit spezifischen Layout- und Prozessanforderungen verknüpft werden.

Feuchtigkeitsänderungen sind stärker als der Wärmedämmwiderstand.

Feuchtigkeit kann den Isolationswiderstand verringern, die Verluste erhöhen, das effektive dielektrische Verhalten verändern und das Risiko von Delaminationen beim Reflow-Löten erhöhen. Lagerung des Prepregs, Exposition im Laminierraum, Verpackung der fertigen Leiterplatten, Trockenlagerung und Konditionierung vor der Montage sollten kontrolliert werden.

Der Hersteller und der Monteur sollten Folgendes festlegen:

• Lagertemperatur und Luftfeuchtigkeit für Prepreg;
• Haltbarkeit und Wiederholungsprüfungsverfahren;
• fertige, trocken verpackte Platten;
• maximale Bodenexposition vor der Montage;
• Backauslöser und -grenzen;
• Feuchtigkeitsindikatoren und Trockenmittel;
• Handhabung nach teilweisem Öffnen der Verpackung.

CAF-Risiko im Bereich dichter Durchkontaktierungen

CAF bildet sich unter Feuchtigkeit und elektrischer Vorspannung an den Grenzflächen zwischen Glas und Harz. Anti-CAF-Materialien reduzieren die Anfälligkeit, jedoch bleiben Strukturabstand und Reinheit entscheidend. Die DFM-Prüfung sollte den Lochabstand, den Loch-Kupfer-Abstand, die Spannungsdifferenz, die Glasart und die Harzdeckung berücksichtigen.

Arbeiten jederzeit weiterbearbeiten können. Jede Präsentation und jeder KI-Avatar, den Sie von Grund auf neu erstellen oder hochladen, DFM-Prüfungen für zuverlässige Builds um die Materialeigenschaften mit dem Ringdurchmesser, der Bohrsteigung, dem Kupfergleichgewicht und der Prozesstoleranz zu verknüpfen.

Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Zuverlässigkeit bei Durchgangsbohrungen

Die publizierte Gesamtausdehnung von 2.3 % ist für ein Hochgeschwindigkeitsmaterial der FR-4-Klasse günstig, jedoch beeinflussen die Leiterplattendicke und die Lochgeometrie weiterhin die Materialermüdung. Legen Sie eine minimale Kupferfläche zwischen Lochwand und Leiterplatte fest, vermeiden Sie unnötige Seitenverhältnisse und testen Sie repräsentative Proben nach den vorgesehenen Reflow-Zyklen.

Bei Presspassverbindern sollten Einpresskraft und Bohrungstoleranz in die Zuverlässigkeitsprüfung einbezogen werden. Mechanische Belastung kann sich mit thermischer Ermüdung im selben Bohrungskanal verbinden.

Stapel- und Impedanzplanung

Der Schichtaufbau sollte anhand der erforderlichen Kanalreichweite und der herstellbaren dielektrischen Konstruktionen ausgewählt werden. TU-872 SLK unterstützt Hochgeschwindigkeits-Mehrlagen, jedoch muss das elektrische Modell die tatsächlichen Glasarten, Harzzusammensetzungen und Kupferfolien berücksichtigen.

Layerzuweisung

Platzieren Sie die wichtigsten Kanäle auf Streifenleitungslagen mit durchgehenden Referenzebenen und kontrollierter dielektrischer Dicke. Halten Sie Hochgeschwindigkeitspaare von Flächenlücken, Leiterplattenrändern, störungsanfälligen Versorgungsbereichen und Bereichen mit starker Kupferdichteänderung fern. Mikrostreifenleitungen auf der äußeren Lage eignen sich für kurze Verbindungen oder Startpunkte, reagieren jedoch empfindlicher auf Lötstopplack, Oberflächenbeschaffenheit und Umgebungsbedingungen.

Kupferrauheit und Folienauswahl

Ein Df-Wert von 0.009 beseitigt die Empfindlichkeit gegenüber Leiterverlusten nicht. Für lange Leiterbahnen kann flaches oder rückseitig behandeltes Kupfer erforderlich sein. Der Folientyp sollte in den Lagenaufbau-Informationen aufgeführt werden, und das in der Simulation verwendete Rauheitsmodell sollte der Produktionsfolie und der Behandlung der Innenlagen entsprechen.

Impedanzfreigabedaten

Die Tabelle der kontrollierten Impedanzen sollte Folgendes enthalten:

• Zielwert und Toleranz;
• Schicht und Referenzebene;
• Fertige Leiterbahnbreite und -abstand;
• Fertige Kupferdicke;
• Zieldielektrische Dicke;
• Design Dk durch Konstruktion;
• Annahme bezüglich der Lötstoppmaske;
• Fundort des Coupons und Testmethode.

Der Hersteller sollte vor der Werkzeugerstellung eine Leiterbahnkompensation vorschlagen. Ein Fertigungsbericht, der lediglich „bestanden“ vermerkt, ist weniger hilfreich als ein freigegebener Schichtaufbau, der die modellierte Geometrie und das gemessene Prüfergebnis zeigt.

Via- und Rückbohrplanung

Hochgeschwindigkeits-Backplanes und Linecards erfordern häufig ein Backdrilling zur Kontrolle von Reststumpfleitungen. Stublänge, Tiefentoleranz, Breakout-Grenzen und Verifizierung sind festzulegen. Rückleitungs-Vias sollten in der Nähe von Signalübergängen platziert werden, um den Rückleitungspfad zu erhalten. Bei Verwendung von Blind- oder Buried-Vias sind die Kosten für die sequentielle Laminierung und die Ausrichtung zu berücksichtigen.

Herstellung und Inspektion

TU-872 SLK ist mit modifizierten FR-4-Prozessen kompatibel, jedoch sollte der Verarbeiter die TUC-Prozessrichtlinie und seine eigenen qualifizierten Parameter für Laminieren, Bohren, Entschmieren, Beschichten und Löten verwenden.

Laminierung und Dickenkontrolle

Das passende TU-87P SLK-Prepreg sollte anhand der Harzfüllung und der Pressdicke ausgewählt werden. Die Kupferstrukturdichte beeinflusst den Harzfluss, daher sollte die Lagenaufbauprüfung die lokale Kupferverteilung, hohe Kupferanteile und große Freiflächen berücksichtigen. Ein symmetrischer Aufbau und eine ausgewogene Kupferverteilung tragen zur Vermeidung von Wölbung und Verdrehung bei.

Hochlagige Paneele erfordern einen Ausgleich der Passergenauigkeit und eine kontrollierte Kühlung. Im ersten Prüfbericht sollten die fertigen dielektrischen Dicken, die Gesamtdicke der Leiterplatte und die Planheit des Paneels bestätigt werden.

Bohren und Entschmieren

Die Bohrparameter müssen für das ausgehärtete Harz und die Glasarten geeignet sein. Werkzeugverschleiß, Schmierung, Faserüberstand und Positionsfehler sind anhand repräsentativer Mikroschnitte zu überprüfen. Die Entschmierung muss die Wand reinigen, ohne dass es zu einem übermäßigen Harzabtrag kommt.

Die Dicke der Durchkontaktierungen, die Verbindung der inneren Lagen und die Eckqualität sollten nach thermischer Belastung überprüft werden. Leiterplatten mit hohem Seitenverhältnis erfordern möglicherweise zusätzliche Kontrollen der Metallisierung und die Positionierung von Teststreifen, die die Mitte des Panels repräsentieren.

Inspektionsplan

Ein solider Plan kann Folgendes beinhalten:

• AOI- und elektrische Prüfung;
• TDR-Impedanz-Coupons;
• Einfügungsdämpfungs- oder S-Parameter-Coupons für enge Kanäle;
• Mikroschnitte durch Durchgangslöcher und Rückbohrungen;
• abgeschlossene dielektrische und Kupfermessungen;
• Prüfung auf Verwindung/Verdrehung und Maße;
• CAF-, IST- oder thermische Zyklusnachweise, sofern erforderlich.

Wenn die Leiterplatte als PCBA geliefert wird, gleichen Sie die Fertigungsnachweise ab mit kontrollierter Montage und Inspektion Der Reflow- und Testplan führt also nicht zur Ungültigkeit der Bare-Board-Qualifizierung.

TU-872 SLK im Vergleich zu anderen Hochgeschwindigkeits-FR-4-Optionen

Die schwierigste Entscheidung fällt oft zwischen TU-872 SLK, TU-872 SLK Sp und einem Standard-Hochtemperatur-FR-4.

Wann sollte man SLK Sp wählen?

Wählen Sie SLK Sp, wenn das vollständige Kanalmodell zeigt, dass SLK nicht genügend Dämpfungs- oder Verzerrungsreserve bietet und die neuartige Glaskonstruktion verfügbar und qualifiziert ist. Ersetzen Sie es nicht stillschweigend, da sich die Dk-Werte, die Leiterbahngeometrie, die Pressdicke und das Dimensionsverhalten ändern können.

Anfrage und FAQ

Geben Sie TU-872 SLK-Laminat und TU-87P SLK-Prepreg, Lagenanzahl, Leiterplattengröße, Enddicke, Glasarten, Harzanteile, Kupferprofil, Leiterbahndichte, Leiterbahnlänge, Impedanz- und Verlustgrenzen, Mindestlochgröße, Seitenverhältnis, Rückbohrplan, Reflow-Profil, CAF-Bedingungen, Oberflächenbeschaffenheit, Coupon-Plan, IPC/UL-Anforderungen und Jahresvolumen an. Bitten Sie den Hersteller, die Auslegungs-Dk-Werte für jedes Dielektrikum anzugeben.

Ist TU-872 SLK ein gewöhnlicher FR-4?

Es handelt sich um ein FR-4.0-modifiziertes Epoxidmaterial, das für niedrigere Dk/Df-Werte und eine höhere Zuverlässigkeit in Bezug auf Wärme, Feuchtigkeit, CAF und Durchgangsbohrungen als herkömmliches FR-4 entwickelt wurde.

Ist ein Df-Wert von 0.009 für jede Hochgeschwindigkeits-Backplane ausreichend niedrig?

Nein. Kanalreichweite, Kupferrauheit, Durchkontaktierungen, Steckverbinder und Lane-Rate bestimmen, ob diese Ebene ausreichend ist.

Worin besteht der Unterschied zwischen TU-872 SLK und SLK Sp?

SLK Sp verwendet neuartiges gewebtes Glas und ist auf besonders niedrige Dk-Werte und geringere Verluste ausgelegt. Es erfordert ein separates Schichtaufbau- und Impedanzmodell.

Kann die Standard-FR-4-Verarbeitung verwendet werden?

TUC gibt die Kompatibilität mit modifizierten FR-4-Prozessen an. Die genauen Press-, Bohr- und Entschmierparameter müssen jedoch weiterhin für die gewählte Konstruktion qualifiziert werden.

Was sollte am ersten Artikel getestet werden?

Dielektrische Dicke, Impedanz, kritische Abmessungen, Qualität der Durchkontaktierung, Tiefe der Rückbohrung und – bei geringen Toleranzen – Einfügedämpfung oder S-Parameter überprüfen.

Herstellerreferenzen

• Produktseite und öffentliche Daten des TUC TU-872 SLK
• TUC TU-872 SLK Sp Vergleichsseite