Печатная плата TUC TU-872 SLK для высокоскоростных схем с покрытием FR-4 и защитой от CAF.

TUC TU-872 SLK — это модифицированная эпоксидная система FR-4, разработанная для заполнения пробела между обычным FR-4 с высокой температурой стеклования и более специализированными ламинатами с низкими потерями. TUC позиционирует его для высокоскоростных, низкопотерных и высокочастотных многослойных печатных плат, сохраняя при этом совместимость с модифицированными технологиями обработки FR-4. Материал также сочетает в себе влагостойкость, улучшенное расширение по оси Z, устойчивость к CAF (конденсации примесей), стабильность размеров и совместимость с бессвинцовой пайкой оплавлением.

Данная комбинация актуальна для серверов, систем хранения данных, объединительных плат, высокопроизводительных вычислительных систем, линейных карт, телекоммуникационного оборудования, базовых станций, маршрутизаторов и некоторых радиочастотных плат. В общедоступных технических характеристиках продукта указаны типичные значения Dk 3.8 и Df 0.009 на частоте 10 ГГц для условий с 50% содержанием смолы, значения Tg 190 °C по данным ТМА, 200 °C по данным ДСК и 220 °C по данным ДМА, а также расширение по оси z на 2.3% в диапазоне температур от 50 до 260 °C.

TU-872 SLK не следует позиционировать как сверхнизкопотерную замену для всех длинноканальных транзисторов. Его главное преимущество — сбалансированный состав: лучшие электрические характеристики по сравнению с универсальным FR-4, высокая тепловая надежность, широкая доступность конструкций и совместимость с технологическими процессами для экономичных высокоскоростных многослойных транзисторов.

Какие проблемы решает самолет Ту-872 СЛК в высокоскоростном двигателе FR-4?

Стандартная плата FR-4 может стать лимитированной по потерям по мере увеличения длины маршрута и скорости движения, но переход непосредственно к высококачественному ламинату со сверхнизкими потерями может увеличить стоимость и усложнить цепочку поставок, чего канал не хочет. TU-872 SLK представляет собой промежуточный вариант для конструкций, которым требуется более низкое значение Dk/Df и более высокая устойчивость к воздействию окружающей среды, оставаясь при этом близким к привычному способу изготовления FR-4.

Компания TUC идентифицирует сердечник как TU-872 SLK, а соответствующий препрег как TU-87P SLK. Это сочетание имеет значение, поскольку в высокоскоростной сборке не следует смешивать одобренный сердечник с неуказанным препрегом, имеющим другие диэлектрические свойства или характеристики текучести.

Типичные проблемы, рассматриваемые в данном материале.

Самолет Ту-872 СЛК может помочь, когда проекту требуется:

• более низкие потери в распределенных каналах по сравнению со стандартным высокотемпературным FR-4;
• контролируемое сопротивление с коэффициентом усиления Dk ниже 4.0;
• высокая термостойкость при большом количестве слоев;
• улучшенные показатели влажности и содержания CAF;
• Широкий выбор вариантов из стекла и меди;
• материал, совместимый с модифицированной обработкой FR-4;
• Этап снижения соотношения цены и производительности по сравнению с семействами устройств с очень низкими или сверхнизкими потерями.

Данный материал не исправляет некачественную трассировку, чрезмерное количество переходных отверстий, шероховатость меди или прерывистые возвратные плоскости. Структура и компоновка по-прежнему должны проектироваться с учетом протокола и длины трассы.

Заявки следует разделять по категориям спроса в зависимости от канала сбыта.

В списке областей применения TUC указаны объединительные платы, высокопроизводительные вычисления, линейные карты, системы хранения данных, серверы, телекоммуникационное оборудование, базовые станции, офисные маршрутизаторы и радиочастотное оборудование. В рамках этого списка электрические требования сильно различаются. Для короткой серверной дочерней платы и длинной объединительной платы не следует использовать одно и то же предположение о потерях. Перед принятием решения о достаточности TU-872 SLK или необходимости использования TU-872 SLK Sp или семейства с меньшими потерями, проектная группа должна количественно оценить затухание канала.

Снимок материала

Приведенные ниже значения опубликованы компанией TUC для Ту-872 SLK. Это типичные данные по материалам, и их следует сопоставлять с фактической конструкцией сердечника/препрега, используемой в производстве.

Dk и Df зависят от конструкции.

Опубликованные значения 3.8/0.009 рассчитаны при содержании смолы 50%. Препреги с более высоким содержанием смолы и различные типы стекловолокна могут иметь разные эффективные свойства. Для расчета параметров конструкции следует использовать расчетные значения, предоставленные для выбранной конструкции, а также учитывать толщину медного слоя и состояние защитной пленки.

Наименование электрических уровней и материалов

«SLK» и «SLK Sp» — это разные продукты. В версии Sp используется инновационное тканое стекло, и она позиционируется как устройство со сверхнизким значением диэлектрической проницаемости (Dk) и меньшими потерями. В коммерческом предложении не следует сокращать название до «TU-872», поскольку базовые варианты TU-872, LK, SLK и SLK Sp имеют разные электрические характеристики.

Влагостойкость, КТР и КАС

Высокоскоростные платы часто также являются платами высокой плотности, и риск для надежности может быть в основном связан с влажностью и зазорами, а не с потерями при подключении. Влагостойкость TU-872 SLK, улучшенное расширение по оси Z и позиционирование CAF должны быть связаны с конкретными требованиями к компоновке и технологическому процессу.

Изменения влажности влияют не только на сопротивление изоляции.

Влага может снижать сопротивление изоляции, увеличивать потери, изменять эффективные диэлектрические свойства и повышать риск расслоения во время оплавления. Необходимо контролировать условия хранения препрегов, воздействие окружающей среды в цехе укладки, упаковку готовых плат, хранение в сухих условиях и предварительную подготовку перед сборкой.

Изготовитель и сборщик должны определить:

• температура и влажность хранения препрега;
• Срок годности и процедура повторного тестирования;
• Состояние готового картона в сухом виде;
• максимальная степень обнажения пола до начала сборки;
• Факторы, влияющие на процесс выпечки, и ограничения;
• Индикаторы влажности и осушитель;
• Обращение после частичного вскрытия упаковки.

Риск CAF вблизи плотных переходных отверстий

CAF (углеродно-волокнистый волокнистый материал) растет вдоль границ раздела стекло-смола под воздействием влаги и электрического напряжения. Анти-CAF материал снижает восприимчивость, но расстояние между элементами и чистота остаются решающими факторами. При оценке DFM (технологичности производства) следует учитывать расстояние между отверстиями, расстояние между отверстиями и медью, разность напряжений, тип стекла и покрытие смолой.

Используйте DFM-проверки обеспечивают надежность сборок. связать производственные возможности материала с параметрами кольцевого зазора, шагом сверления, балансом меди и допусками технологического процесса.

Низкий коэффициент теплового расширения и надежность при сквозном прохождении через отверстия.

Заявленное значение общего расширения по оси z в 2.3% является благоприятным для высокоскоростного материала класса FR-4, однако толщина платы и геометрия отверстий по-прежнему влияют на усталость. Необходимо указать минимальное количество меди на стенке отверстия, избегать излишнего соотношения сторон и тестировать репрезентативные образцы после запланированного количества циклов оплавления.

Для запрессованных соединителей при оценке надежности следует учитывать усилие вставки и допуск на готовое отверстие. Механическая нагрузка может сочетаться с термической усталостью в одном и том же металлизированном отверстии.

Планирование суммирования и импеданса

Выбор структуры слоев должен основываться на требуемой протяженности каналов и технологичности изготовления диэлектрических конструкций. TU-872 SLK поддерживает высокоскоростные многослойные структуры, но электрическая модель должна использовать фактические типы стекла, состав смолы и медную фольгу.

назначение слоев

Размещайте наиболее важные каналы на полосковых слоях с непрерывными опорными плоскостями и контролируемой толщиной диэлектрика. Высокоскоростные пары следует располагать вдали от пустот в плоскостях, краев платы, шумных областей питания и больших изменений плотности меди. Микрополосковые линии внешнего слоя могут быть полезны для коротких трасс или запусков, но более чувствительны к паяльной маске, качеству поверхности и изменениям окружающей среды.

Выбор шероховатости меди и фольги

Значение Df, равное 0.009, не исключает чувствительность к потерям в проводнике. Для длинных трасс может потребоваться низкопрофильная или обработанная обратным способом медь. Тип фольги должен быть указан в примечаниях к структуре слоев, а модель шероховатости, используемая в моделировании, должна соответствовать производственной фольге и обработке внутреннего слоя.

данные об освобождении импеданса

В таблицу управляемого импеданса следует включить:

• целевые значения и допуски;
• слой и опорная плоскость;
• Завершенная ширина и расстояние между дорожками;
• готовая толщина меди;
• целевая толщина диэлектрика;
• проектирование ДК по конструкции;
• предположение о паяльной маске;
• Местонахождение купона и метод проверки.

Изготовитель должен предложить компенсацию трассировки до начала изготовления оснастки. Отчет после изготовления, в котором указано только «пройдено», менее полезен, чем утвержденная схема сборки, показывающая смоделированную геометрию и результат измерений образца.

Планирование с использованием Via и обратного бурения

Высокоскоростные объединительные платы и линейные карты часто требуют сверления для контроля остаточных отрезков. Укажите длину отрезка, допуск по глубине, пределы разрыва и требования к проверке. Обратные переходные отверстия следует размещать вблизи сигнальных переходов для сохранения обратного пути. Если используются глухие или скрытые переходные отверстия, учтите стоимость последовательного ламинирования и точность совмещения.

Производство и контроль

TU-872 SLK совместим с модифицированными процессами FR-4, однако изготовитель должен использовать руководство по процессам TUC и собственные квалифицированные параметры для ламинирования, сверления, удаления загрязнений, нанесения покрытий и пайки.

Контроль толщины и ламинирования

Подходящий препрег TU-87P SLK следует выбирать исходя из требований к заполнению смолой и толщине прессования. Плотность медного рисунка влияет на растекание смолы, поэтому при анализе структуры необходимо учитывать локальное распределение меди, высокую плотность меди и большие зазоры. Симметричная конструкция и сбалансированное содержание меди помогают контролировать изгиб и скручивание.

Для панелей с большим количеством слоев требуется компенсация совмещения и контролируемое охлаждение. В первом описании следует подтвердить окончательную толщину диэлектрика, общую толщину платы и плоскостность панели.

Бурение и удаление загрязнений

Параметры сверления должны быть определены для отвержденной смолы и стекловолокна. Износ инструмента, размазывание, выпячивание волокон и погрешность позиционирования должны быть проверены с помощью репрезентативных микросрезов. Удаление размазанного материала должно очищать стену без чрезмерного отслоения смолы.

Толщину сквозного медного покрытия, качество межслойного соединения и углов следует проверять после воздействия термических нагрузок. Для плат с высоким соотношением сторон может потребоваться дополнительный контроль гальванического покрытия и размещение образцов, соответствующих центру панели.

План проверки

Надежный план может включать в себя:

• AOI и электрические испытания;
• Образцы импеданса TDR;
• Образцы для измерения потерь на вставке или S-параметров для узких каналов;
• микросрезы через сквозные отверстия и обратные сверления;
• завершены измерения диэлектрических свойств и содержания меди;
• Проверка на изгиб/кручение и контроль размеров;
• При необходимости предоставьте данные CAF, IST или результаты термоциклирования.

Если плата поставляется в виде печатной платы (PCBA), необходимо сверить данные о процессе изготовления с информацией о производителе. контролируемая сборка и проверка Таким образом, план оплавления и тестирования не делает недействительной квалификацию печатной платы без корпуса.

Ту-872 SLK против других высокоскоростных вариантов FR-4

Наиболее сложный выбор часто сводится к сравнению TU-872 SLK, TU-872 SLK Sp и стандартного высокотемпературного сплава FR-4.

Когда следует выбирать SLK Sp

Выбирайте SLK Sp, если модель полного канала показывает, что SLK не обеспечивает достаточного запаса по потерям или перекосу, а новая конструкция из стекла доступна и сертифицирована. Не заменяйте его бездумно, поскольку это может изменить диэлектрическую проницаемость (Dk), геометрию дорожек, толщину прессования и размерные характеристики.

Запрос предложений и часто задаваемые вопросы

Укажите тип ламината TU-872 SLK и препрега TU-87P SLK, количество слоев, размер платы, толщину готового изделия, тип стекловолокна, содержание смолы, профиль меди, скорость прокладки линий, длину трассы, пределы импеданса и потерь, минимальное отверстие, соотношение сторон, схему обратного сверления, профиль оплавления, условия CAF, качество поверхности, схему изготовления образцов, требования IPC/UL и годовой объем производства. Попросите изготовителя указать расчетное значение диэлектрической проницаемости Dk для каждого диэлектрика.

Является ли Ту-872 SLK обычным FR-4?

Это модифицированный эпоксидный материал FR-4.0, разработанный для обеспечения более низкого значения Dk/Df и более высокой термической, влагостойкой, CAF-стабильности и надежности при прохождении через отверстия по сравнению с обычным материалом FR-4.

Достаточно ли низкого значения Df 0.009 для любой высокоскоростной объединительной платы?

Нет. Достаточность данного уровня определяется протяженностью канала, шероховатостью меди, наличием переходных отверстий, разъемов и скоростью передачи данных по полосе.

В чём разница между ТУ-872 SLK и SLK Sp?

В конструкции SLK Sp используется инновационная технология тканого стекла, обеспечивающая сверхнизкое значение диэлектрической проницаемости (Dk) и меньшие потери. Для ее работы требуется отдельная модель структуры и импеданса.

Можно ли использовать стандартную обработку FR-4?

Компания TUC заявляет о совместимости с модифицированными процессами FR-4. Точные параметры прессования, сверления и удаления загрязнений должны быть подтверждены соответствующими требованиями для выбранной конструкции.

Что следует проверить на первом образце?

Подтвердите толщину диэлектрика, импеданс, критические размеры, качество металлизированного отверстия, глубину обратного сверления и — если запас прочности невелик — потери на вставке или S-параметры.

Ссылки на производителя

• Страница продукта TUC TU-872 SLK и общедоступные данные
• Сравнительная страница TUC TU-872 SLK Sp