Panasonic MEGTRON 7N printplaat voor AI-server HDI-kaarten

Panasonic MEGTRON 7N kan het best worden gezien als een platformmateriaal voor complexe, snelle meerlaagse systemen, en niet als een universeel "serverlaminaat". Het officiële Panasonic-product is laminaat R-5785(N) met prepreg R-5680(N). Panasonic positioneert de MEGTRON 7-familie voor snelle servers en routers met grote datastromen en stelt dat de familie compatibel is met HDI, een zeer hoog aantal lagen en grote PCB-lay-outs.

De waarde van MEGTRON 7N wordt duidelijk wanneer elektrische en productie-eisen samenkomen: lange kanaalverbindingen tussen componenten, meerdere connectoren, een hoog aantal lagen, dikke afgewerkte printplaten, dichte BGA-uitstroom, microvias, diepe backdrills, grote panelen en herhaaldelijke loodvrije assemblage. In die omgeving is de printplaat geen passieve drager. Het is een belangrijk kanaalsegment waarvan het glas, koper, hars, vias, registratie en procesvariatie gemodelleerd en gecontroleerd moeten worden.

Op de openbare productpagina van Panasonic staan ​​typische waarden voor R-5785(N)/R-5680(N), waaronder een Tg van 200 °C volgens DSC, 210 °C volgens DMA, een Td van 400 °C, een T288 van meer dan 120 minuten, een CTE van 42 ppm/°C in de z-as onder de Tg, een waterabsorptie van 0.06% en representatieve Dk/Df-gegevens. Panasonic publiceert ook constructiespecifieke elektrische tabellen voor MEGTRON 7N-systemen; deze tabellen zouden de uiteindelijke productconfiguratie moeten bepalen in plaats van één algemene waarde voor de productfamilie.

Waarom AI-servers en grote interconnectieplatformen de printplaat belasten

AI-servers , high-radix switches, routers, opslagplatforms en accelerator-trays plaatsen meer componenten, geheugen, voedingsmodules en snelle connectoren op grotere, dikkere printplaten. Het kanaal kan door een pakketuitsparing, verschillende stripline-lagen, een snelle connector, een midplane of kabelassemblage, een andere connector en een ontvangerpakket lopen. Tegelijkertijd moet de printplaat duizenden netten met lagere snelheden routeren, hoge stromen verwerken, warmte afvoeren en de assemblage doorstaan.

Een materiaalkeuze die alleen naar Df kijkt, negeert deze interactie. MEGTRON 7N kan een stabiele, verliesarme stack ondersteunen, maar kan geen compensatie bieden voor een slechte connector, een niet-doorboorde stub, een te ruwe behandeling van de binnenlaag of een microvia-structuur die mechanisch niet gekwalificeerd is. Architectuur, materiaal, lay-out en fabricage moeten gezamenlijk worden vrijgegeven.

Beschouw de printplaat als onderdeel van het pakket-naar-pakket-kanaal.

Bij hoge signaalsnelheden draagt ​​de printplaat bij aan gedistribueerde demping, impedantievariatie, skew en fasevertraging. Elke laagtoewijzing bepaalt de spoorbreedte en veldverdeling; elk koperen oppervlak beïnvloedt het geleiderverlies; elke via en connector verandert het retourverlies; elk type glas beïnvloedt de effectieve Dk en differentiële skew. De systeemsimulatie moet daarom gebruikmaken van de voorgestelde productieconstructie voordat de lay-out als definitief wordt beschouwd.

1. Definieer kanaalklassen. Scheid korte routes aan boord, middellange routes met kaart, lange routes met verbindingen en het kortste bereik van het platform.
2. Wijs pakketten en connectoren toe. Gebruik de door de leverancier opgegeven of gemeten S-parameters in combinatie met de beoogde footprint en lancering.
3. Bouw laagspecifieke transmissielijnmodellen. Vermeld de constructiegegevens van R-5785(N)/R-5680(N), het koperprofiel, de uiteindelijke dikte, de ruwheid en de temperatuur.
4. Modelleer alles via structuren. Inclusief BGA-ontsnapping, laagovergangen, achterboorrestanten, retourvias, antipads en perspassingvelden.
5. Voer proceshoeken uit. Controleer de diëlektrische dikte, etsing, Dk/Df, koper, resterende stub en connectortoleranties.
6. Reserveer marge. Bepaal of de printplaat, de connector, de behuizing of de egalisatie de beperkende factor is voordat u een materiaal van een hogere kwaliteit selecteert.

De langste route mag niet blindelings bepalend zijn voor elke laag.

Een platform kan bepaalde lagen met lage verliezen reserveren voor de langste verbindingen, terwijl andere lagen worden gebruikt voor korte routes, kloksignalen, besturing en bussen met lagere snelheden. Dit kan de routing en de kosten verbeteren, maar het materiaalsysteem en de laminering moeten consistent blijven. De stackup moet aangeven welke lagenparen geschikt zijn voor welke kanaalklasse, met limieten voor routelengte en via-aantal die door de lay-out kunnen worden afgedwongen.

Gebruik bouwspecifieke gegevens, niet één marketingcijfer.

De constructiespecifieke gegevens van de MEGTRON 7N vormen een van de grootste technische voordelen. Dk en Df variëren afhankelijk van het glassoort, het harsgehalte, de kern/prepreg-opbouw en de frequentie. Op de productpagina van Panasonic is ook te zien dat MEGTRON 7-varianten en -constructies met een vergelijkbare naam niet één identieke waarde hebben.

Los HDI-, hoge laagdichtheids- en grootformaatproblemen tegelijk op.

MEGTRON 7N wordt vaak gekozen juist omdat het ontwerp zowel hoge snelheid als complexe fabricage vereist. Een HDI-stapelontwerp kan het aantal doorvoeropeningen verminderen en de ontsnapping van dichte BGA's verbeteren, maar sequentiële laminering en gestapelde microvia's verhogen het risico op problemen met de betrouwbaarheid en de uitlijning. Een grootformaat printplaat met een hoge laagdikte zorgt bovendien voor dimensionale beweging over het paneel.

Kies de eenvoudigste via-architectuur die de routing afsluit.

HDI moet niet zomaar worden toegevoegd omdat MEGTRON 7N het ondersteunt. Een backdrilled through-via oplossing kan betrouwbaarder en economischer zijn als deze aansluit op het kanaal. Omgekeerd kan een microvia een stub verwijderen en de doorvoer verbeteren waar een through-via dat niet kan. De via-architectuur moet worden gekozen op basis van elektrische voordelen, routingbehoeften en een bewezen fabricagevenster.

Registratie is een elektrische parameter.

Op een dicht BGA- of connectorveld verandert de uitlijning tussen de lagen de vorm van de antipad, de symmetrie van het retourpad en de ringvormige structuur. Op een grote printplaat kunnen de paneelrek en -krimp variëren over verschillende posities. Het eerste artikel moet de uitlijning en de kritische via-geometrie op meer dan één paneellocatie in kaart brengen, en het veldoplossingsmodel moet realistische offsets bevatten voor gevoelige overgangen.

Koper, microvias, backdrill en connectordichtheid

Het materiaalsysteem, koper, via's en connectoren moeten gezamenlijk worden ontworpen. Een lage Df-waarde vermindert diëlektrisch verlies, maar ruw koper kan het geleiderverlies op smalle sporen domineren; diep boren kan variatie introduceren; connectoruiteinden kunnen het retourverlies domineren; en perspassingvelden kunnen dichte modusconversiestructuren creëren.

Koperselectie

• Specificeer het profiel van de laminaatfolie en de hechtingsbehandeling van de binnenlaag afzonderlijk.
• Gebruik de folie met het laagste profiel die voldoet aan de eisen op het gebied van hechtsterkte, beschikbaarheid, verwerkbaarheid en betrouwbaarheid.
• Het model houdt rekening met de uiteindelijke koperdikte en de trapeziumvormige etsgeometrie, niet alleen met de basisfolie.
• Koppel het verlies aan de daadwerkelijke leverancier en behandeling; het label "VLP" is geen universeel ruwheidsmodel.
• Regelfolies veranderen naarmate er technische aanpassingen worden gedaan, omdat deze zowel het verlies als de impedantie beïnvloeden.

Achterboring en resterende stuifmeelresten

Bij het terugboren van restmateriaal moet rekening worden gehouden met variaties in plaatdikte, boordiepte, boorafwijking en laagregistratie. De tekening moet de meetmethode en bemonstering definiëren. Voor de diepste of meest frequente boorgaten dient een proefstuk of röntgen-/doorsnedeplan te worden gebruikt om het restmateriaal aan te tonen zonder het product te beschadigen.

Verbindingsdichtheid

De implementatie van connectoren moet worden gesimuleerd met de daadwerkelijke MEGTRON 7N-opbouw, inclusief koper, antipad, massa-vias en mechanische uitsluitingen. Een referentievoetafdruk van de connectorleverancier moet mogelijk worden aangepast aan de diëlektrische hoogte en het aantal lagen van de printplaat. Press-fit connectoren brengen ook mechanische spanningen en gattoleranties met zich mee die moeten worden afgestemd op de geometrie voor signaalintegriteit.

MEGTRON 7N versus MEGTRON 8: Een routekaartgrens vaststellen

Panasonic positioneert MEGTRON 8 als een opvolger met een lager transmissieverlies voor veeleisende hogesnelheidskanalen. Dat betekent echter niet dat het automatisch de beste keuze is voor elke nieuwe server. Het platform moet een duidelijke routekaart bieden op basis van de bandbreedte, het bereik, de connectorarchitectuur en de kwalificatiehorizon.

Een eerlijke vergelijking maakt gebruik van identieke laaggeometrie, koperprofiel, spoorbreedte, connector-/via-topologie en frequentiebereik. Ook de beschikbaarheid van panelen, glassoorten, UL-status, perscycli, kwalificatiegegevens, regionale levering en prijs worden meegenomen. Het selecteren van slechts één Df-waarde kan een vertekend beeld geven van de werkelijke verschillen in kanaal en productie.

Negeer de exacte kwaliteits- en UL-vereisten niet.

De exacte achtervoeging en herkenning zijn van belang. "MEGTRON 7" is een productfamilie, en R-5785(N)/R-5680(N) is een specifiek materiaalpaar. Panasonic maakt in haar openbare informatie ook onderscheid tussen N, GN, GE, R en andere kwaliteiten of constructies. Een project dat een specifieke UL-erkenning, brandbaarheidsstatus, maximale bedrijfstemperatuur of klantgoedkeuring vereist, moet het exacte materiaal en de samenstelling verifiëren in plaats van uit te gaan van gelijkwaardigheid binnen de gehele productfamilie.

• Noteer de artikelnummers van het laminaat en het prepreg-materiaal op de stapel- en inkoopdocumenten.
• Controleer het exacte UL-bestand/de constructie en of het voorgestelde koper, de dikte en de uitvoering onder de certificering vallen.
• Blokkeer de IPC-slashsheet of de materiaalklasse van de klant waar nodig.
• Vervang het achtervoegsel MEGTRON 7 niet door een ander achtervoegsel, enkel en alleen omdat het een vergelijkbare Dk/Df-waarde heeft.
• Controleer de regionale productie, de standaard paneelafmetingen, de beschikbaarheid van folie, glas en prepreg.
• Bewaar certificaten en traceerbaarheidsgegevens in de product- en productieadministratie.

Fabriekskwalificatie voor een groot hogesnelheidsplatform

Bij de kwalificatie moet zowel het elektrische kanaal als de complexe printplaatconstructie worden benadrukt. Een grote printplaat met veel lagen kan een korte SI-test doorstaan, maar toch niet voldoen aan de eisen met betrekking tot registratie, microvia's, backdrills, PTH of kromtrekking. Het betrouwbaarheidsplan voor netwerkswitches moet het paneel en de structuren met het hoogste risico bemonsteren.

Het datapakket moet traceerbaar blijven tot materiaallot, paneel, stapeling, folie, perscyclus, boor-/achterboormethode en testopstelling. Dit maakt het mogelijk om latere proceswijzigingen te vergelijken met een bekende basislijn, in plaats van de kwalificatie opnieuw te starten op basis van anekdotische resultaten.

Offerteaanvraag voor een AI-server, -switch of -routerplatform

Een offerteaanvraag voor een AI-server of -switch moet de routeringsklassen en de fabricage-extremen van het platform beschrijven. Het mag niet volstaan ​​met "MEGTRON 7N, 30 lagen" en verwachten dat de fabrikant het kanaal zelf afleidt.

Goedkeuring voor gelijkwaardig materiaal vereist meer dan alleen een vergelijkbare Dk/Df-waarde. Het voorgestelde materiaal moet dezelfde glas/koperconstructies, plaatdikte, HDI-proces, thermische betrouwbaarheid, paneelformaat, conformiteit en gemeten kanaalprestaties ondersteunen. Een platformvervanging kan elke gecontroleerde laag beïnvloeden en moet worden behandeld als een formele technische wijziging.

Wanneer MEGTRON 7N het juiste platform is – en wanneer niet.

MEGTRON 7N is daarom geen "AI-materiaal" in de marketingzin. Het is een gecontroleerd, verliesarm, hittebestendig en constructierijk platform voor printplaten waar kanaalbereik en fabricagecomplexiteit tegelijkertijd moeten worden opgelost. Het project slaagt wanneer de stackup, het koper, de via's, de connectoren, de paneelschaal, de tests en de leveringsdocumentatie allemaal dezelfde constructie beschrijven.

Referenties van de fabrikant en release-opmerkingen

De onderstaande productpagina's van Panasonic geven informatie over het materiaalsysteem R-5785(N)/R-5680(N), de positionering ervan op het platform en de vergelijkingsgrens met MEGTRON 8. De vrijgegeven AI-server- of switchconfiguratie moet de huidige gecontroleerde constructietabel behouden en voldoen aan alle UL-, folie-, glas- en regionale beschikbaarheidsvereisten.

• Panasonic MEGTRON 7-serie en R-5785(N)/R-5680(N) gegevens
• Panasonic MEGTRON 8-serie voor roadmap-vergelijking