Виготовлення та складання друкованих плат Rogers LoPro
LoPro тут розглядається через мідний інтерфейс готової друкованої плати. Вибір фольги впливає на припущення щодо втрат у провідниках та деталі виготовлення, тому специфікацію міді слід пов'язувати з опублікованим радіочастотним стеком, а не вибирати як окремий елемент закупівлі.
Рисунок 1. Rogers LoPro-RO4000 LoPro
Виготовлення друкованих плат LoPro найкраще оцінювати через повну конструкцію лінії передачі. Нижчий профіль поверхні провідника може мати значення в радіочастотних конструкціях, але перевага проявляється лише тоді, коли готова мідь, товщина діелектрика та геометрія зберігаються однаково протягом усього виробництва. Обсяг матеріалів: Ця сторінка стосується виготовлення друкованих плат з використанням зазначеного матеріалу Rogers. Highleap Electronics виробляє готову плату та друковану плату; виробництво ламінату та продаж матеріалів не входять до сфери наших послуг.
Rogers LoPro — це мідна фольга зі зворотною обробкою, розроблена для значного зменшення шорсткості поверхні провідника на межі розділу фольга-діелектрик, зменшуючи втрати на внесення друкованої плати на частотах міліметрового діапазону та високошвидкісних цифрових частот. Завдяки шорсткості поверхні обробленої сторони приблизно 0.4 мкм Rz — порівняно з 2–4 мкм для стандартної електроосадженої (ED) фольги — LoPro забезпечує вимірюване зниження внесення втрат на 0.05–0.15 дБ/дюйм при 28 ГГц, 0.10–0.25 дБ/дюйм при 77 ГГц та аналогічне посилення при швидкостях передачі даних SerDes 40 ГГц, зберігаючи при цьому міцність на відшарування, прийнятну для тонколінійного виготовлення друкованих плат. Застосована до Rogers серій RO4000, RO3000 та інших високочастотних ламінатів, фольга LoPro дозволяє використовувати більшу довжину трас, менші мережі живлення антен та з'єднання об'єднувальних плат з меншими втратами в 5G, автомобільних радарах, серверах штучного інтелекту та аерокосмічній галузі. Специфікація міді повинна пов'язувати модель втрат з вибором фольги HVLP через виготовлення та складання , включаючи вимоги до обробки та склеювання.
Зміст
- Чому шорсткість мідної фольги має значення для втрат на друкованій платі
- Конструкція та профіль поверхні фольги Rogers LoPro
- Кількісне зменшення втрат: вимірювання на швидкостях 5G, мм-хвиль та цифрових швидкостях
- LoPro проти стандартних фольг ED, RTF, HVLP та VLP
- Де вказувати LoPro: матеріал та придатність до застосування
- Наслідки проектування та виготовлення друкованих плат
- Виробничі можливості Highleap для LoPro-збірок
1. Чому шорсткість мідної фольги має значення для втрат на друкованій платі
На низьких частотах струм рівномірно протікає через поперечний переріз доріжки друкованої плати, а об'ємний опір провідника переважає втрати. На частоті вище приблизно 1 ГГц скін-ефект концентрує струм поблизу поверхні провідника — і, що найважливіше, поблизу шорсткішої з двох поверхонь доріжки друкованої плати, тобто сторони, зверненої до діелектрика. На частоті 10 ГГц глибина проникнення струму в мідь падає приблизно до 0.66 мкм; на частоті 77 ГГц вона падає нижче 0.25 мкм. Як тільки глибина скін-шару наближається до масштабу шорсткості поверхні, провідник фактично подовжується, оскільки струм повинен слідувати контуру кожного піку та западини на шорсткій поверхні.
Моделі Хаммерстада–Йенсена та Хурея
У моделюванні втрат на друкованих платах домінують дві аналітичні моделі. Модель Хаммерстада-Єнсена розглядає шорсткість поверхні як множник втрат насичення — як тільки шорсткість Rq перевищує приблизно вдвічі глибину скін-слоя, коефіцієнт втрат наближається до 2 разів більшого за значення для гладкої міді. Модель «снігової кулі» Хьюрея описує шорсткість поверхні як сукупність сферичних частинок, забезпечуючи кращу точність вище 10 ГГц, де простіша модель Хаммерстада недооцінює втрати.
Практичне значення для команд розробників зрозуміле: на частотах середнього діапазону 5G (3.5 ГГц, глибина скін-шару приблизно 1.1 мкм) стандартна мідь з ED з Rz 3–4 мкм створює множник втрат 1.4–1.6× порівняно з ідеальною гладкою міддю. На частотах автомобільних радарів 77 ГГц та сама фольга створює майже вдвічі більші втрати, ніж гладка мідь. Фольга LoPro з Rz приблизно 0.4 мкм утримує множник втрат близько 1.05× навіть на частоті 77 ГГц, компенсуючи більшу частину бюджету втрат у провідниках, який споживає стандартна мідь з ED.
Чому оброблена сторона важливіша за сторону барабана
Електроосаджена мідна фольга має дві різні поверхні. Сторона барабана, де фольга наростала на полірованому обертовому барабані під час електроосадження, є природно гладкою (Rz менше 1 мкм). Матова або оброблена сторона, яка спочатку була поверхнею кінчика росту, є шорсткою. Стандартна ED-фольга зазвичай використовується з шорсткою обробленою стороною, з'єднаною з діелектриком, оскільки шорсткість механічно закріплює фольгу до смоли під час ламінування, забезпечуючи міцність на відшаровування, необхідну для витримки обробки та складання.
Однак, фізика скін-ефекту означає, що струм протікає з будь-якої сторони, зверненої до діелектрика, зазвичай з шорсткої. Тож, хоча шорсткість покращує механічне з'єднання, вона безпосередньо збільшує втрати радіочастотних хвиль. Фольги зі зворотною обробкою, такі як Rogers LoPro, вирішують цю дилему, хімічно обробляючи гладку сторону барабана для адгезії, а потім орієнтуючи цю гладку сторону до діелектрика. Результат: низькошорсткий інтерфейс провідник-діелектрик з достатньою міцністю на відшарування.
2. Конструкція та профіль поверхні фольги Rogers LoPro
Rogers LoPro — це варіант фольги з зворотною обробкою (RTF), розроблений спеціально для нанесення ламінованою стороною на матеріали Rogers серії RO4000, RO3000 та деякі інші матеріали Rogers-Arlon. Конструкція навмисно розроблена таким чином, щоб гладка сторона фольги з барабаном була піддана діелектрику, а запатентована адгезійна обробка застосовується до цієї гладкої сторони, а не до матової.
Ключові властивості поверхні та фізичні властивості
- Rz обробленої сторони (середня шорсткість за 10 балами): приблизно 0.4 мкм — приблизно одна п'ята від стандартної ED-фольги.
- Ra обробленої сторони (середнє арифметичне значення шорсткості): приблизно 0.15 мкм.
- Міцність на відшарування за Rogers RO4350B: зазвичай 0.7–0.9 Н/мм при 25°C, що достатньо для виробництва за стандартом IPC класу 3.
- Стандартні ваги: 0.5 унції (17 мкм), 1 унція (35 мкм) та 2 унції (70 мкм) для типових радіочастотних та високошвидкісних цифрових застосувань.
- Термічна стабільність: сумісний як зі стандартними циклами ламінування FR4 (180°C), так і з циклами Rogers RO3000 на основі PTFE (до 380°C з відповідним вибором препрегу).
- Колір: Оброблена сторона має характерний темно-коричневий або майже чорний вигляд порівняно з рожево-коричневим кольором звичайної ED-фольги — корисно для ідентифікації під час вхідного контролю.
Хімія обробки та механізм зв'язування
Там, де стандартна ED-фольга спирається на механічне зчеплення смоли з утворенням шорстких піків і западин, LoPro спирається на хімічне з'єднання. Багатошарова обробка поверхні, яка зазвичай включає цинково-нікелеве покриття проти потьмяніння, силановий сполучний агент і шар хроматної пасивації, з'єднує гладку поверхню барабана з затверділим діелектриком. Хімічний склад забезпечує як вологостійкість, так і адгезію міді до смоли, достатню для використання на друкованих платах класу 3.
Чим LoPro відрізняється від інших низькопрофільних фольг
LoPro — одна з кількох низькопрофільних фольг, доступних розробникам друкованих плат, кожна з яких має різну конструкцію та цільове застосування. Розуміння цих відмінностей важливе при визначенні типу збірки: фольга є частиною матеріальної системи, і заміна однієї низькопрофільної фольги іншою може вплинути на міцність на відшарування, травлення та кінцеві електричні характеристики навіть на одному ламінаті.
3. Кількісне зменшення втрат: вимірювання на швидкостях 5G, мм-хвиль та цифрових швидкостях
Обґрунтування продуктивності LoPro найкраще базується на даних вимірювань. Наведені нижче цифри підсумовують типові вимірювання вставних втрат для поширених застосувань на друкованих платах, проведені на копланарних хвилеводах та мікросмужкових структурах, виготовлених кваліфікованими постачальниками друкованих плат, включаючи Highleap. Усі вимірювання порівнюють в іншому ідентичні конструкції — той самий ламінат, та сама геометрія доріжок, те саме покриття — які відрізняються лише обробкою мідної фольги.
Живлення антени базової станції 5G на частоті менше 6 ГГц
- Субстрат: RO4350B, 0.508 мм.
- Трасування: Мікросмужкова провідник шириною 1.13 мм з опором 50 Ом.
- Стандартні втрати ED-фольги на частоті 3.5 ГГц: 0.034 дБ/дюйм.
- Втрати фольги LoPro на частоті 3.5 ГГц: 0.024 дБ/дюйм.
- Зменшення втрат: приблизно 30%, або 0.10 дБ на 10-дюймовій лінії живлення.
Антена решітка ммХвиль 5G FR2 з патч-системою 28 ГГц
- Субстрат: RO4835, 0.254 мм.
- Трасування: Мікросмужкова провідник шириною 0.50 мм з опором 50 Ом.
- Стандартні втрати ED-фольги на частоті 28 ГГц: приблизно 0.22 дБ/дюйм.
- Втрати фольги LoPro на частоті 28 ГГц: приблизно 0.15 дБ/дюйм.
- Зменшення втрат: приблизно 0.07 дБ/дюйм — значний показник для мереж розподілу з послідовним живленням від решітки.
Автомобільна радарна антена 77 ГГц
- Субстрат: CLTE-XT, 0.127 мм.
- Трасування: Мікросмужкова провідник шириною 0.20 мм з опором 50 Ом.
- Стандартні втрати ED-фольги на частоті 77 ГГц: приблизно 0.52 дБ/дюйм.
- Втрати фольги LoPro на частоті 77 ГГц: приблизно 0.32 дБ/дюйм.
- Зменшення втрат: майже 40% — часто це різниця між досягненням або невиконанням цільового показника бюджету на радіолокаційний зв’язок.
Високошвидкісний цифровий — 25 Гбіт/с та 56 Гбіт/с PAM4
Для високошвидкісної цифрової сигналізації відповідним показником якості є втрати вставки на частоті Найквіста: половина швидкості передачі символів для NRZ, половина швидкості передачі символів (у бодах) для PAM4. Для NRZ 25 Гбіт/с Найквіст становить 12.5 ГГц; для PAM4 56 Гбіт/с (28 Гбод) Найквіст становить 14 ГГц. На смужковій лінії маршрутизації Megtron 6 або I-Tera MT40 на цих частотах LoPro зазвичай зменшує загальні втрати каналу на 1.5–2.5 дБ на 30-дюймовій об'єднувальній платі — достатньо, щоб розширити охоплення на один або два переходи шарів або забезпечити додатковий запас на 1–2 дБ у бюджеті вирівнювання.
Рисунок 2. Технічний опис Rogers LoPro
4. LoPro проти стандартних фольг ED, RTF, HVLP та VLP
Мідна фольга для друкованих плат включає кілька класів шорсткості, кожен з яких має свої особливості:
| Тип фольги | Оброблена сторона Rz | Типовий пілінг | Вартість проти ЕД | Основне використання |
|---|---|---|---|---|
| Стандартна ЕД | 3–5 мкм | 1.0–1.4 Н/мм | 1.0 × | Загальні друковані плати FR4 |
| RTF (зворотно оброблений) | 2–4 мкм | 0.8–1.0 Н/мм | 1.1–1.2× | Середньошвидкісна високошвидкісна передача |
| VLP (дуже низькопрофільний) | 1.5–2.5 мкм | 0.7–0.9 Н/мм | 1.2–1.4× | Цифровий з низькими втратами |
| HVLP (гіпер-VLP) | 0.8–1.5 мкм | 0.6–0.8 Н/мм | 1.5–2.0× | ммХвиля, 56 ГБ+ PAM4 |
| Роджерс ЛоПро | ~0.4 мкм | 0.7–0.9 Н/мм | 1.6–2.2× | Преміум ммХвиля, РЧ |
| Астра (Міцуї) / HVLP3 | ~0.7 мкм | 0.7–0.9 Н/мм | 1.6–2.0× | Преміальний цифровий/РЧ-зв'язок |
Керівництво з вибору
- Для радіочастотних сигналів нижче 6 ГГц та цифрових сигналів зі швидкістю нижче 10 Гбіт/с покращення співвідношення втрат до бюджету завдяки LoPro часто не виправдовує премії за вартість; достатньо HVLP або навіть VLP.
- Для антен середнього діапазону 5G (3.5–4.2 ГГц) вказуйте мінімальний VLP; LoPro стає цінним для мереж з довгим живленням або конструкцій з критичним запасом.
- Для мм-хвиль 5G з частотою 28 ГГц і вище обов'язково потрібна фольга LoPro або еквівалентна фольга класу HVLP3 — стандартна електропровідність призводить до неприйнятних втрат провідності.
- Для високошвидкісного цифрового зв'язку 56G/112G PAM4 базовим варіантом є LoPro або HVLP3; деякі конструкції додають такі налаштування, як мідь із смоляним покриттям (RCC), для подальшого підвищення продуктивності.
- Для автомобільного радара 77 ГГц LoPro на ламінаті з низькими втратами, такому як CLTE-XT, є галузевим стандартом.
5. Де вказувати LoPro: матеріал та відповідність застосуванню
LoPro — це фольгована обробка, а не ламінат, тому її потрібно наносити поверх ламінату з низькою шорсткістю провідника. Наведені нижче комбінації охоплюють найпоширеніші інженерні сценарії.
Серія Rogers RO4000 з LoPro
- RO4350B + LoPro: Ідеальна комбінація для бездротової інфраструктури від 6 ГГц до 28 ГГц, антен 5G та мікрохвильових підсистем. Коефіцієнт детермінації (Df) RO4350B, що становить 0.0037, у поєднанні з LoPro зменшує загальні внесені втрати приблизно вдвічі порівняно з тим, що RO4350B + стандартний ED досягає на частоті 10 ГГц.
- RO4003C + LoPro: зазвичай використовується в широкосмугових радіочастотних підсилювачах, оборонних приймачах та наземній електроніці, де важливий Df 0.0027, а LoPro витягує повну продуктивність ламінату.
- RO4835 + LoPro: RO4835 спеціально розроблений як антенний ламінат для зовнішніх застосувань 5G; LoPro часто є стандартною специфікацією фольги для зовнішніх антенних патчів мм-хвильового діапазону.
- RO4360G2 + LoPro: Керамічний ламінат з вуглеводневої сталі з високим Dk (6.15); LoPro рекомендується для конструкцій, де малий розмір антени з високим Dk повинен поєднуватися з низькими втратами в лінії живлення.
Серія Rogers RO3000 з LoPro
- RO3003 + LoPro: Плати автомобільних радіолокаційних антен 77 ГГц майже повсюдно визначають цю комбінацію.
- RO3006 / RO3010 + LoPro: компактні GPS-антени та надмініатюрні радіочастотні застосування; ламінати з високим Dk поєднуються з LoPro для забезпечення мініатюризації та низьких втрат провідника.
Гібридні стеки з FR4
У гібридних стеках, що поєднують високочастотні ламінати Rogers на зовнішніх радіочастотних шарах з FR4 на внутрішніх цифрових/живильних шарах, LoPro специфікується лише на осердях Rogers. Шари FR4 зазвичай використовують стандартну фольгу ED або RTF — LoPro не дає електричної переваги на шарах, які передають лише низькочастотні або постійні сигнали, і надбавка до вартості буде марною. Highleap регулярно обробляє гібридні збірки з LoPro на осердях Rogers та стандартною фольгою на FR4 в одному циклі ламінування.
6. Наслідки проектування та виготовлення друкованих плат
Визначення фольги LoPro впливає на кілька аспектів проектування та виготовлення друкованих плат. Інженерні команди повинні розуміти ці наслідки, перш ніж розпочинати складання, оскільки деякі з них вимагають коригування художнього оформлення або специфікацій процесу, які відрізняються від стандартної практики використання фольги ED.
Компенсація травлення відрізняється від стандартної фольги
Гладка поверхня LoPro травиться дещо інакше, ніж стандартна фольга ED — доступ травителя рівномірніший по всій поверхні провідника, що забезпечує чіткіші краї доріжок та менший допуск ширини доріжок. Постачальники друкованих плат, знайомі з LoPro, зазвичай зменшують компенсацію травлення на 0.005–0.010 мм порівняно зі стандартною фольгою. Для конструкцій з контрольованим імпедансом це призводить до того, що малюнок приблизно на 0.01 мм вужчий за тієї ж кінцевої ширини доріжок — різниця, яка має значення для конструкцій з тонкими лініями шириною доріжок менше 0.10 мм.
Міркування щодо міцності на відшарування під час складання
Міцність на відшарування LoPro 0.7–0.9 Н/мм нижча, ніж у стандартного ED (1.0–1.4 Н/мм), але залишається в межах допустимих значень IPC-6012 Class 3. Практичні наслідки такі:
- Уникайте механічного навантаження на мідні елементи під час обробки; по можливості використовуйте гаряче повітря, а не зусилля на жалі паяльника.
- Вкажіть ENIG або іммерсійне срібло, а не HASL — термічний шок HASL може напружити межу між фольгою та ламінатом, особливо на тонкоядерних конструкціях.
- Для конструкцій типу «пад-на-відіа» або HDI перевірте міцність на відшарування на зразках, перш ніж випускати конструкцію у серійне виробництво.
- Для дротяного складання перевагу надають гальванічному золоту поверх нікелю; додаткова товщина покриття посилює контактну площадку проти сили склеювання.
Сумісність покриттів та обробки поверхні
LoPro повністю сумісний з усіма стандартними покриттями поверхні друкованих плат — ENIG, іммерсійне срібло, OSP, електролітичне тверде золото та електролітичне м'яке золото. ENIG та іммерсійне срібло є найпоширенішим вибором для радіочастотних та мм-хвильових застосувань, оскільки вони зберігають площинність доріжок та мінімізують PIM. HASL зазвичай не рекомендується для LoPro-конструкцій через проблеми з текстурою поверхні та напруженням міді.
Буріння та формування шлейфових отворів
LoPro впливає лише на зовнішній інтерфейс мідь-ламінат і не впливає на свердління, нанесення покриття або підготовку стінок отворів. Процеси механічного свердління, свердління з контрольованою глибиною та лазерного мікровідвірку протікають ідентично стандартним побудовам з ED-фольги. Те саме стосується плазмового знебарвлення на гібридних стеках на основі PTFE — вікна процесу не залежать від вибору фольги зовнішнього шару. Highleap розглядає специфікацію міді разом зі стратегією стекування та травлення RF. Критичні траєкторії повинні бути прив'язані до фактичних готових розмірів, тоді як файли складання повинні зберігати ті ж припущення щодо посадки та витримки, що використовуються в компонуванні RF. Точні значення властивостей матеріалу слід перевіряти за поточною документацією постачальника для зазначеного класу та конструкції. Для конструкції з використанням цього ламінату, побудови RO3003G2 з зазначеними мідними профілями повинні ідентифікувати точну конструкцію міді, а не покладатися лише на етикетку низького профілю.
7. Виробничі можливості Highleap для LoPro-збірок
Компанія Highleap Electronics виробляє друковані плати Rogers LoPro у конфігураціях від 2 до 24 шарів для всіх сімейств Rogers серій RO4000, RO3000, RT/duroid та CLTE. Наша високочастотна лінія працює зі спеціалізованим інструментом реєстрації для точного складання LoPro, виготовлення з контрольованим імпедансом до ±5% на критичних радіочастотних мережах та 100% тестування імпедансу на кожній панелі. Стандартні пропозиції включають фольгу LoPro вагою 0.5 унції, 1 унція та 2 унції на всіх кваліфікованих осердях Rogers, з такими покриттями, як ENIG, іммерсійне срібло, електролітичне тверде золото, OSP та електролітичне м'яке золото для дротяних з'єднань.
Для застосувань mmWave — антен 5G на 28 ГГц, автомобільних радарів на 77 ГГц та аерокосмічного Ka-діапазону — Highleap підтримує пряме лазерне зображення з роздільною здатністю 25 мкм, контрольоване зворотне свердління для мінімізації заглушок та документацію, узгоджену з PPAP, для клієнтів автомобільного рівня Tier-1. Для збірок об'єднувальних плат PAM4 56G/112G наша високошвидкісна лінія підтримує контрольоване стекування на ламінатах I-Tera MT40, Tachyon 100G та Megtron 7 з LoPro на критичних сигнальних шарах та стандартною фольгою на шарах живлення та заземлення, оптимізуючи як вартість, так і продуктивність. Клієнти, яким потрібні повні дані характеристики вставних втрат для кожної поставки, можуть вказати тестування S-параметрів на рівні купона як частину замовлення.
Надішліть файли Gerber, дані свердління та специфікації стекування через наш онлайн-портал для отримання відповіді щодо конкретного проекту. Включіть специфікацію фольги (LoPro, HVLP, VLP або стандартна ED) у примітки до виготовлення; для конструкцій, де вибір фольги невизначений, наша інженерна команда може переглянути заявку та рекомендувати фольгу на основі частоти, бюджету втрат та цільової вартості. Ми підтримуємо створення прототипів протягом 5–10 робочих днів та серійне виробництво з документацією, що відповідає відповідним вимогам замовника та обсягу контролю якості на місці; обсяг сертифіката має бути підтверджений для об'єкта, що пропонується. Щоб дізнатися про відповідний вибір ламінату Rogers, дивіться наші сторінки про RO4350B, RO3003, виробництво друкованих плат Rogers та високочастотні матеріали для друкованих плат . Для отримання цінової пропозиції вкажіть необхідний мідний профіль, товщину готового діелектрика, допуск імпедансу, обробку поверхні та кількість. Якщо потрібне складання, включіть специфікацію та дані про розміщення, щоб остаточна вартість відображала всю конструкцію.
Рекомендовані повідомлення
Виготовлення друкованих плат TMM
Зміст Виготовлення друкованих плат TMM Область застосування для радіочастотних та...
RT duroid 6002 PCB Quote and Stackup
Ця сторінка відповідає за завдання котирування та визначення стеку...
Виробництво друкованих плат фільтра TMM6
ЗмістЧому розробники мікрохвильових фільтрів використовують...
Друкована плата Taconic RF 35 проти RO4350B
ЗмістRF-35 проти RO4350B Закупівлі та...
Як отримати цінову пропозицію на друковані плати
Давайте проведемо для вас аналіз DFM/DFA та надамо вам звіт. Ви можете безпечно завантажити свої файли через наш вебсайт. Нам потрібна наступна інформація, щоб надати вам цінову пропозицію:
-
- Gerber, ODB++ або .pcb, спец.
- Список специфікації, якщо вам потрібна збірка
- Кількість
- Час повороту
Для послуг з виготовлення друкованих плат (PCBA), будь ласка, надайте свою специфікацію матеріалів (BOM) та будь-які конкретні інструкції зі складання. Ми також пропонуємо аналіз DFM/DFA для оптимізації ваших конструкцій для технологічності та складання, забезпечуючи безперебійний виробничий процес.